Im dunklen und kalten nördlichsten Teil der Erde gedieh einst eine Gruppe von Dinosauriern

Der Name Dinosauria wurde 1842 offiziell vom britischen Paläontologen Richard Owen vorgeschlagen. Im folgenden Jahrhundert wurden Dinosaurier als kaltblütige, sich langsam bewegende Echsen dargestellt, die das ganze Jahr über in einer warmen Umgebung lebten.

Seit den 1950er Jahren wurden in der Arktis und Antarktis Fossilien von (nicht-vogelartigen) Dinosauriern entdeckt, wie zum Beispiel der berühmte antarktische Ankylosaurier und der Cryolophosaurus.

Im Zuge der fortschreitenden Dinosaurierforschung haben Wissenschaftler auch entdeckt, dass zumindest einige Dinosaurier aktive Endothermen (allgemein als warmblütige Tiere bekannt) waren, was eine Frage aufwirft: Lebten Polardinosaurier das ganze Jahr über an den Polen oder wanderten sie saisonal?

Imaginäres Bild der Dinosaurierökologie in der Prince-Creek-Formation (Polar) (Bildnachweis: Julio Lacerda)

Die „Migrations“-Hypothese besagt, dass kleine Dinosaurier zum Überwintern in der Arktis blieben; Große pflanzenfressende Dinosaurier (Hadrosaurier und Triceratops) wurden zur Haupttriebkraft der Migration. Sie legten jeden Herbst 3.200 Kilometer zurück, zogen nach Süden in die warmen niedrigen Breiten und kehrten im Frühjahr des folgenden Jahres in die Arktis zurück. und fleischfressende Dinosaurier (wie etwa Tyrannosaurus) folgten den wandernden Pflanzenfressern und unternahmen gemeinsam immer wieder lange Reisen, was ein spektakulärer Anblick war.

Imaginäres Bild der Migration des Pachyrhinosaurus (Fotoquelle: Screenshot aus dem BBC-Film „Walking with Dinosaurs“)

Da es kaum Hinweise darauf gibt, dass Dinosaurier das ganze Jahr über in den Polarregionen lebten, wird die Hypothese der großen und epischen Dinosaurier-„Migration“ oft erwähnt und auf die Leinwand gebracht.

Eine Studie vom Mai 2021 stützt jedoch nachdrücklich die Hypothese, dass Dinosaurier „das ganze Jahr über an den Polen lebten“:

Wissenschaftler haben in Alaska die bislang nördlichste Fundstätte von Dinosaurierfossilien der Erde entdeckt. Sie enthält zahlreiche Knochen junger Dinosaurier, die neue Erkenntnisse über die Fortpflanzung, Entwicklung und das Leben polarer Dinosaurier liefern können.

Der nördlichste Dinosaurier der Erde

In der späten Kreidezeit (vor etwa 72 Millionen Jahren) war Nordamerika noch durch flache Meere geteilt:

Der östliche Kontinent hieß Appalachen und der westliche Kontinent Laramidien. Letzterer erstreckte sich von Mexiko bis nach Alaska, wo die Prince-Creek-Formation entstand, die nördlichste bekannte Fundstätte von Dinosaurierfossilien auf der Erde.

Lage und paläoökologische Bedingungen der Prince-Creek-Formation: (A) Nordamerika vor 72 Millionen Jahren (B) Polarnachtzeit von Schichten in verschiedenen Breitengraden (Bildquelle: modifiziert aus Referenz 1)

Obwohl es während der Oberkreidezeit keine polaren Eisschilde gab, deuten fossile Funde darauf hin, dass die Prince-Creek-Formation ein arktisches Waldgebiet war, das aus Nadelwäldern und Farnen bestand.

Der ursprüngliche Breitengrad beträgt hier jedoch etwa 80°N-85°N und liegt innerhalb des Polarkreises. An etwa 120 Tagen im Jahr gibt es kein Sonnenlicht und die durchschnittliche Jahrestemperatur beträgt nur 6,3 °C ± 2,2 °C. Das ganze Jahr über ist es in Dunkelheit und Kälte gehüllt.

Nach dem Einzug der langen Winternacht stehen die Dinosaurier hier nicht nur vor dem Dilemma des Pflanzensterbens und der Nahrungsmittelknappheit, sondern müssen auch die Invasion des kalten Klimas ertragen.

Wenn das der Fall ist, hatten die Dinosaurier dann keine andere Wahl, als nach Süden zu ziehen, um dort den Winter zu verbringen?

Den Fossilienfunden der Prince-Creek-Formation zufolge scheinen die Dinosaurier jedoch beschlossen zu haben, zu bleiben.

Arktische „Entbindungsstation“

Die Sedimente der Prince Creek Formation entstanden in einer Überschwemmungsumgebung, wobei Hunderte von Dinosaurierknochen aufeinandergestapelt waren. Im Laufe von 30 Jahren Feldforschung haben Wissenschaftler sorgfältig sieben verschiedene Dinosauriergruppen (und einen Vogel) ausgewählt und identifiziert, darunter Hadrosaurier, Ceratosaurus, Tyrannosaurus, Dromaeosaurier, Troodonten und so weiter. Sie unterschieden sich in Größe und Ernährung und offenbarten damit die Vielfalt der Polardinosaurier.

Neben Dinosauriern wurden hier auch viele Säugetiere gefunden, jedoch keine ektothermen Tiere wie Schildkröten oder Schuppenkriechtiere. Dies unterstützt auch zwei Standpunkte: Die Temperatur der Prince-Creek-Formation ist für das Überleben ektothermer Tiere nicht geeignet; Diese sieben Dinosaurierarten sind wie Säugetiere endotherme Tiere.

Am überraschendsten ist, dass Wissenschaftler durch die Verwendung sehr feiner Siebe (≥500μm) Hunderte winziger Dinosaurierknochen und -zähne entdeckten.

Den histologischen Knochenanalysen zufolge handelt es sich bei allen um Dinosaurier im Brut- und Jugendstadium. Es besteht kein Zweifel daran, dass diese Küstenebene innerhalb des Polarkreises in der späten Kreidezeit von mindestens sieben Arten polarer Dinosaurier bevorzugt wurde, wo sie sich fortpflanzten, Nester bauten und schlüpften …

Sieben Arten von Dinosaurierfossilien aus der Prince-Creek-Formation, einschließlich eines Größenvergleichs von Zahnfossilien junger und erwachsener Dinosaurier. (AG) gehört möglicherweise zur Familie Troodontidae, der Unterfamilie Sauroraptorinae, der Unterfamilie Parkerosaurinae, der Familie Leptoceratops, der Familie Hadrosauridae, der Familie Ceratopsidae und der Familie Tyrannosauridae (Bildquelle: Referenz 1)

Dies ist ein direkter Beweis dafür, dass sich Dinosaurier in der Arktis vermehrten, da Dinosaurierjunge großen Migrationsbewegungen nicht standhalten konnten und nicht in der Lage waren, im Säuglingsalter mit ihren Eltern von anderen Orten hierher zu ziehen.

Überlegen Sie einmal: Würden die Dinosaurier in der Arktis schlüpfen, sich eine Zeit lang entwickeln und dann nach Süden ziehen, um dort vor Einbruch der Polarnacht Winterschlaf zu halten?

Nur in der Arktis

Frühere Studien haben gezeigt, dass die Inkubationszeit für Dinosaurier-Eier je nach Größe etwa 2,5 bis 6 Monate beträgt.

Für Dinosaurier, die in niedrigen Breitengraden lebten, waren die Temperaturen möglicherweise das ganze Jahr über günstig zum Ausbrüten von Eiern, sodass sie sich das ganze Jahr über fortpflanzen konnten. Bei den Dinosauriern in der Prince-Creek-Formation innerhalb des Polarkreises herrschte aufgrund der Polarnacht die zum Ausbrüten geeignete Temperatur jedoch nur etwa sieben Monate im Jahr (März bis September), sodass sie jedes Jahr nur einen Wurf lebensfähiger Jungtiere zur Welt bringen konnten.

Bei größeren Dinosauriern (wie etwa Hadrosauriern) kann das Schlüpfen dieses Jungennests bis spätestens September abgeschlossen sein, wenn in der Arktis die Blätter bereits abgefallen sind, und einen Monat später beginnt die etwa vier Monate dauernde Polarnacht. Bei kleineren Dinosauriern (wie etwa Leptoceratops) zeigen die Ergebnisse der Wachstums- und Entwicklungsforschung, dass die Jungen, selbst wenn sie im Juni schlüpfen können, vor dem Einsetzen des Herbstes nicht in der Lage sein werden, einen Körperbau zu erreichen, der Fernwanderungen möglich macht.

Inkubationszeit der Dinosaurier in der Prince-Creek-Formation (Bildquelle: modifiziert nach Referenz 1)

Man kann erkennen, dass die neugeborenen Dinosaurier aufgrund der langen Inkubationszeit, des kurzen Brutfensters, der kleineren Dinosaurierjungen und der Wachstums- und Entwicklungsbeschränkungen nicht jedes Jahr genügend Zeit hatten, in den warmen Süden zu wandern und gezwungen waren, in der Arktis zu bleiben, wo es Dunkelheit und Kälte gab. Daher lebten diese sieben Dinosaurierarten das ganze Jahr über in der Arktis.

Die fossilen Funde aus der Prince-Creek-Formation liefern zwar neue Erkenntnisse, die die Hypothese stützen, dass Dinosaurier das ganze Jahr über in der Arktis nisteten und lebten, sie werfen aber auch ein wichtiges und faszinierendes Rätsel auf:

Die durchschnittliche Polarnachttemperatur in der Prince-Creek-Formation beträgt −2,0 °C ± 3,9 °C und sinkt gelegentlich auf −10 °C. Die Dunkelheit dauert etwa 120 Tage. Auch die Nahrungsressourcen sind im Winter sehr begrenzt, was die Umgebung zu einer Herausforderung und Gefahr macht.

Wie also haben diese Dinosaurier überlebt?

Höhlenwohnung? Fastenzeit? Feder?

Da wir nur über fossile Daten verfügen, wissen wir noch nicht, welche weiteren Anpassungsgewohnheiten die Dinosaurier der Prince-Creek-Formation neben der notwendigen Endothermie entwickelt haben, um mit Kälte, Dunkelheit und saisonalem Nahrungsmangel klarzukommen und so das ganze Jahr über am Polarkreis leben zu können.

Basierend auf Fossilien aus anderen Fundorten und den physiologischen Gewohnheiten moderner Tiere können wir nur folgende Vermutungen anstellen:

Höhlenwohnung

Für kleine Dinosaurier war das Eingraben eine gute Überwinterungsstrategie. Nach dem Wintereinbruch nutzten die erwachsenen Dinosaurier natürliche oder gegrabene Höhlen, rollten sich darin zusammen, um die jungen Dinosaurier zu schützen, und warteten auf den ersten Sonnenstrahl des nächsten Jahres.

Im US-Bundesstaat Montana wurden Funde von Dinosaurierhöhlen aus der Kreidezeit gemacht. Tief in einer zwei Meter langen Höhle befinden sich drei Skelette von Diplodocus-Dinosauriern, ein großes und zwei kleine.

Auch in Sedimenten in hohen Breitengraden im australischen Victoria wurden mutmaßliche Dinosaurierhöhlen gefunden. Wissenschaftler gehen daher davon aus, dass das Graben eine Anpassung der Dinosaurier an die polare Umwelt sein könnte.

Foto und Diagramm der Diggerosaurus-Höhle in Montana mit drei Diggerosaurus-Fossilien im tiefsten Teil der Höhle (Bildquelle: modifiziert aus Referenz 2)

Fastenzeit

Für große pflanzenfressende Dinosaurier war das Graben nicht so angenehm. Eine mögliche Strategie könnte darin bestehen, im Herbst an Gewicht zuzulegen, um mit der Nahrungsmittelknappheit im Winter klarzukommen. Während der langen Fastenzeit können sie sich nur gelegentlich mit ein paar Bissen Rinde, Farn und Moos begnügen.

Was ist mit fleischfressenden Dinosauriern? Suchen Sie einfach nach anderen Tieren im Schnee …

Feder

Vergessen Sie nicht, dass auch Dinosaurier Federn haben konnten, insbesondere Theropoden.

Obwohl in der Wangzixi-Formation keine Dinosaurierfederfossilien gefunden wurden, hat sich das Bild vieler Dinosaurier seit dem Auftauchen verschiedener gefiederter Dinosaurier im Westen von Liaoning von „kahle Echsen“ zu „pelzigen laufenden Hühnern“ gewandelt. Sie sind auf Federn angewiesen, um zu fliegen, sich zu tarnen und das andere Geschlecht anzuziehen … und natürlich ist die grundlegendste Wärmefunktion unverzichtbar.

Das Klima im westlichen Liaoning war in der frühen Kreidezeit kalt, mit einer durchschnittlichen Jahrestemperatur von etwa 10 °C. Sogar das 9 Meter lange Raubtier Yutyrannus war mit Federn bedeckt.

Großer Theropode-Dinosaurier – Yutyrannus magnificent (Bildnachweis: Brian Choo)

Darüber hinaus wurden in einer Studie aus dem Jahr 2019 erstmals Fossilien von Federn polarer Dinosaurier gefunden. Vor 118 Millionen Jahren lag der Südosten Australiens noch innerhalb des südlichen Polarkreises und war im Winter ebenfalls von Kälte und Dunkelheit umgeben. Die hier lebenden Dinosaurier (einschließlich Vögel) verloren am See versehentlich ihre Federn, sanken auf den Grund des Sees und waren dort für Hunderte von Millionen Jahren begraben. Jetzt sind sie in Form von Fossilien wieder aufgetaucht.

Federn polarer Dinosaurier in Australien (Bildquelle: Referenz 4)

In Kombination mit diesen Federfossilien können wir versuchen, uns die Dinosaurier der Prince-Creek-Formation vorzustellen:

Als Schneeflocken fielen und die Polarnacht nahte, bewegten sich erwachsene Dinosaurier und ihre neugeborenen Jungen langsam vorwärts und suchten nach einem geeigneten Unterschlupf. Unbewusst wurden ihre Federn immer weißer gefärbt …

Leider ist Vorstellungskraft letztlich nur Vorstellungskraft. Bis zur Aufklärung der Lebensgeschichte der Polardinosaurier ist es noch ein weiter Weg. Die Bestätigung, dass mindestens sieben Dinosaurierarten das ganze Jahr über in der Arktis lebten, ist nur ein kleiner Schritt. Weitere Antworten können nur den Dinosaurierfossilien anvertraut werden, die tief im Polarkreis vergraben sind und darauf warten, entdeckt zu werden.

Quellen:

[1] Druckenmiller, PS, Erickson, GM, Brinkman, D., Brown, CM, und Eberle, JJ (2021). Nisten in extremen polaren Breiten durch Nicht-Vogel-Dinosaurier. Whg. Biol. 31, 3469– 3478.

[2] Varricchio David J, Martin Anthony J und Katsura Yoshihiro 2007Erste Spuren und fossile Körpernachweise eines grabenden, höhlenbauenden DinosauriersProc. R. Soc. B.2741361–1368.

[3] Xu,

[4] Kundra´t, M., Rich, TH, Lindgren, J., Sjo¨vall, P., Vickers-Rich, P., Chiappe, LM, und Kear, BP (2019). Eine Ansammlung von Federn polarer Dinosaurier aus Australien. Gondwana Res. 80, 1–11.

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