Paläontologie: Wenn der Schwanz mit dem Dino wedelt

Langer Schwanz und Schwung in der Hüfte: Der Dinosaurier Coelophysis.

(Foto: imago stock&people/imago/Science Photo Library)

Menschen schwingen beim Gehen die Arme - die gleiche Funktion übernahm bei zweibeinigen Dinosauriern wohl der Schwanz.

Die Schwänze von zweibeinigen Dinosauriern bildeten nicht bloß ein starres Gegengewicht zum Kopf, sondern spielten neuen Erkenntnissen zufolge im Bewegungsablauf eine wichtige Rolle. Ähnlich wie Fußgänger beim entspannten Gehen ihre Arme schwingen, wedelten die Urzeit-Echsen seitlich mit dem Fortsatz ihres Hinterteils. Ohne Schwanz hätte die Saurier das Laufen 18 Prozent mehr Muskelkraft gekostet, schreibt ein Forscherteam um den australischen Biomechaniker Peter Bishop im Fachjournal Science Advances.

Mithilfe von Computersimulationen haben die Forscher die Gangart der Dinosaurier-Art Coelophysis bauri untersucht. In der Studie stehen die bis zu drei Meter großen Echsen stellvertretend für die Gruppe der Theropoden, zu der auch Vertreter wie Tyrannosaurus rex oder Velociraptor zählen. Charakteristisch für diese fleischfressenden Saurier ist, dass sie auf zwei Beinen liefen und kleine, zur Fortbewegung ungeeignete Vorderbeine hatten. In ihrer Körpergröße variierten sie stark, manche maßen weniger als einen Meter, andere bis zu 15 Meter. Bishops Team schreibt, dass die Fortbewegung ein Schlüssel zum Verständnis der Tiere sei. Besonders in Bezug auf die Evolution und das spätere Aussterben der verschiedenen Theropoden lieferten Knochenfunde und Fußabdrücke allein ein unvollständiges Bild.

In der Veröffentlichung heißt es, dass bisherige Simulationen unzureichend gewesen seien, da Körperteile wie Hals, Thorax, Rumpf und Schwanz als starr angenommen wurden. Im neuen Computermodell der Paläontologen ist dies korrigiert. Um es zu verifizieren, haben sich die Forscher zunächst eines lebenden Testobjekts bedient: eines Steißhuhns. Die in Mittel- und Südamerika heimischen, flugunfähigen Vögel teilen sich mit den Theropoden einen gemeinsamen Vorfahren.

Wer wie auf dem Laufsteg schreitet, muss die Hüftdrehung ausgleichen

In der 3-D-Simulation werden die Hinterbeine der Hühner mit je 36 Muskeln beschrieben, für deren Aktivierungen ein Optimalwert errechnet wird, ebenso wie für die Drehmomente an den Gelenken sowie für die koordinierten Beschleunigungen. So ergab sich ein stimmiger Bewegungszyklus. Die Simulation habe eine wahlweise spazierende oder rennende Gangart ausgespuckt, welche der des echten Hühnchens ebenbürtig sei, berichten die Wissenschaftler.

Im Anschluss haben die Forscher ihr Modell auf Coelophysis angewandt und dabei den etwa 1,5 Meter langen Schwanz der Saurier mit einberechnet. Die Wissenschaftler haben außerdem berücksichtigt, dass flugunfähige Theropoden aus der Trias, zu denen Coelophysis gehört, beim Rennen die Füße mittig voreinander setzten oder sogar die Mittellinie kreuzten, was man von fossilen Fußabdrücken weiß. Bei so einem Laufsteg-Gang ist es wenig verwunderlich, dass die Dinosaurier die Drehbewegungen in der Hüfte ausgleichen mussten. Angesichts kurzer Arme hielt daher der Schwanz als Ruder her, wie Bishop und Kollegen mit ihrer Simulation demonstrieren konnten.

Theropoden schwangen demnach ihre Schwänze, um mehr Power für die Fortbewegung zu bekommen, und waren dabei alles andere als hüftsteif. Hatten sie das rechte Hinterbein vorne, schwang der Schwanz nach links und umgekehrt auf der anderen Seite. Ähnliches gilt beim Menschen zum Beispiel für die olympischen Geher, nur dass beim Homo sapiens kein Schwanz mehr da ist. Um die Rotation der Hüfte bei den flotten Geschwindigkeiten in einen geschmeidigen Gang umzumünzen, arbeiten die Sportler daher viel mit den Armen.