Was dem Tyrannosaurus seinen Biss verlieh

Paradoxe Bisskraft: Forscher haben herausgefunden, warum der Tyrannosaurus rex einen so knochenknackenden Biss besaß. Demnach war der Schädel des Raubdinosauriers weniger flexibel als lange angenommen. Weil starke Bänder und Knorpel die Schädelgelenke versteiften, konnte der T.rex enorme Bisskräfte einsetzen, ohne dass der Schädel nachgab, wie biomechanische Modellsimulationen ergaben.

Der Tyrannosaurus rex war ein Fleischfresser, der selbst vor großer Beute und den eigenen Artgenossen nicht zurückschreckte. Seinen Jagderfolg verdankte er unter anderem seiner Wendigkeit, aber auch seinen steakmesserscharfen Zähnen und einer Bisskraft, die schon bei Jungtieren zum Knacken von Knochen ausreichte.

Das 3D-Modell eines T.rex-Schädels zeigt die Belastungen an Muskelansatzstellen. © University of Missouri

Biomechanisches Paradox

Doch wie konnte der Schädel des T. rex den enormen Kräften bei solchen Bissen standhalten? Frühere Untersuchungen von fossilen Tyrannosaurier-Schädeln hatten enthüllt, dass deren Schädelknochen offenbar über besonders flexible Nähte und Gelenke miteinander verbunden waren. Das könnte beim Reißen der Beute geholfen haben, die Belastungen zu verteilen, so die Hypothese.

„Aber eine solche Schädelbeweglichkeit beim T. rex ist ein biomechanisches Paradox“, sagen Ian Cost von der University of Missouri und seine Kollegen. „Denn stark zubeißende Tetrapoden besitzen typischerweise steife Schädel.“ Allerdings habe man in der früheren Studie nur die Knochen allein berücksichtigt, nicht aber Bänder und Knorpel, die zusätzliche Festigkeit geben können.

Knöchern flexibel, aber sekundär versteift

Um das nachzuholen, haben Cost und sein Team nun einen virtuellen Tyrannosaurierschädel in einem biomechanischen Modell verschiedene für Reptilien und Vögel typische Bissbewegungen ausführen lassen und die dabei entstehenden Kräfte gemessen. Als Vorbilder dienten Papageien, die ihre Schnäbel vor und zurückbewegen können sowie Geckos, die ihre Kiefer seitwärts bewegen.

Das Ergebnis: Obwohl die rein knöchernen Schädelteile des Tyrannosaurus flexibel genug waren, um solche Bewegungen durchzuführen, hätte dies die Knochen beim Biss über die kritische Grenze hinaus belastet, wie die Simulation ergab. „Selbst kleine Auslenkungen können die Schädelelemente bis zum strukturellen Versagen belasten“, berichten Cost und sein Team. Doch Muskeln und Bänder verringerten den Bewegungsspielraum der Schädelgelenke beim T. rex offenbar so stark, dass dies verhindert wurde.

Perfekte Kombination

„Wenn man eine Menge Kraft auf etwas ausübt, gibt es einen Kompromiss zwischen Beweglichkeit und Stabilität“, erklärt Costs Kollege Casey Holliday. „Vögel und Echsen haben mehr Beweglichkeit, aber weniger Stabilität.“ Der Tyrannosaurus besaß dagegen zwar vom Knochenbau her einen sehr flexiblen Schädel, aber vor allem die Schnauze und der obere Schädelteil des Raubdinosauriers waren sekundär durch Muskeln, Bänder und Knorpel versteift. Der Tyrannosaurierschädel war damit funktionell akinetisch, wie die Paläontologen erklären.

Durch diese Kombination von Flexibilität und Steifigkeit war der Kopf des T. rex auf einzigartige Weise an seine räuberische Lebensweise und große Beute angepasst: Die Versteifungen der Schädelteile verliehen ihm beim Biss eine große Festigkeit und Stabilität. Gleichzeitig aber erlaubten die Bänder und Knorpel dennoch im Extremfall ein flexibles Nachgeben und eine Verteilung der Belastungen, so die Forscher. (The Anatomical Record, 2019; doi: 10.1002/ar.24219)

Quelle: University of Missouri-Columbia