Abnutzungsspuren an Zähnen von Schuppenechsen geben Hinweise auf deren Ernährungsweise

(13.06.2019) Mikroskopische Aufnahmen ermöglichen unter anderem Unterscheidung in Fleisch- und Pflanzenfresser. Wichtiger Schritt auf dem Weg zur Entdeckung der ersten pflanzenfressenden Landwirbeltiere?

Anhand hochaufgelöster mikroskopischer Aufnahmen der Zahnschmelzoberfläche von Schuppenechsen – dazu zählen unter anderem Leguane, Warane, Eidechsen und Brückenechsen – lässt sich erkennen, wovon die Tiere sich ernährt haben.

Die Abnutzungspuren im Zahnschmelz zeigen deutliche Unterschiede zwischen Fleisch- und Pflanzenfressern, sie ermöglichen aber auch feinere Unterscheidungen, etwa in Algen-, Frucht- oder Weichtierfresser. Zu diesen Ergebnissen ist ein Forschungsteam unter Leitung von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) gekommen.


Modelle des Zahnschmelzes von Schuppenechsen: Links die Zähne eines Muschel- und Schneckenfressers, mit rauer Oberfläche. Rechts die schwächer gefurchte Schmelzoberfläche eines Allesfressers.

Nach deren Angaben ist es bisher schwierig gewesen, solche Unterscheidungen der Ernährungsweise – insbesondere bei ausgestorbenen Arten – allein aufgrund von Zahn- oder Skelettfunden vorzunehmen, weil sich die Zahnform bei vielen Reptilien kaum unterscheidet.

Wie die Forscherinnen und Forscher in der Fachzeitschrift „Proceedings of the Royal Society B“ berichten, hatten sie Oberkieferzähne von 77 präparierten Echsen aus freier Wildbahn untersucht, die zu 23 noch existierenden Arten gehören und aus naturkundlichen Museen stammen.

Zum Teil hatten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Kieferstücke mit Zähnen direkt unter ein konfokales Mikroskop gelegt, zum Teil hatten sie Silikonabdrücke von den Zähnen genommen und von den Abdrücken dann Aufnahmen gemacht. Anschließend hatten sie 3D-Oberflächenmodelle der Zähne erstellt und diese nach 46 verschiedenen Merkmalen ausgewertet, etwa der Anzahl der Furchen im Zahnschmelz und deren mittlerer Tiefe.

Dadurch fanden sie heraus, dass sich die Tiere aufgrund der Abnutzungspuren in verschiedene Ernährungskategorien eingruppieren lassen.

Beispielsweise weist der Zahnschmelz der Fleischfresser nur wenige und flache Furchen auf, wohingegen der Zahnschmelz der Fruchtfresser sehr stark gefurcht ist. „Diese Methode wurde an Säugetieren entwickelt. Wir haben sie nun erstmals an Reptilien angewendet und gezeigt, dass sie auch hier funktioniert“, sagt die Leiterin der Studie, Dr. Daniela Winkler vom Institut für Geowissenschaften der JGU.

Damit sei nicht unbedingt zu rechnen gewesen: „Reptilien kauen kaum. Meistens beißen sie nur ab und schlucken direkt. Deshalb konnten wir nicht unbedingt davon ausgehen, aussagekräftige Spuren zu finden.“

Die Forscherinnen und Forscher hoffen nun, die Methode auch erfolgreich an Zähnen von Dinosauriern und Synapsiden anwenden zu können, die den Zähnen von Schuppenechsen stark ähneln, und damit den Ursprung der Pflanzenfresser unter den landlebenden Wirbeltieren zu finden.

Synapsiden sind säugetierähnliche Reptilien, die bereits vor rund 310 Millionen Jahren und damit 70 Millionen Jahre früher als Dinosaurier auf der Erde lebten. Einige von ihnen entwickelten sich von Fleisch- zu Pflanzenfressern. „Das war ein Schlüsselereignis der Evolution“, sagt Winkler.

„Unser großes Ziel ist herauszufinden, wann und bei welchen Arten das genau passierte.“

An der Studie waren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der JGU, des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und des Centrums für Naturkunde der Universität Hamburg beteiligt.

Sie fand im Rahmen des Forschungsprojekts „Vertebrate Herbivory“ von Prof. Dr. Thomas Tütken vom Institut für Geowissenschaften der JGU statt, das vom Europäischen Forschungsrat (ERC) mit einem sogenannten Consolidator Grant gefördert wird.



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