Die gewundenen Nasengänge einer Gruppe von Dinosauriern ermöglichten vermutlich einen effizienten Wärmeaustausch zwischen Körper und Luft und sorgten für eine Kühlung des Gehirns. Das schließen US-Wissenschaftler der Ohio University in Athens, Ohio, aus Computersimulationen. Jason Bourke und Kollegen rekonstruierten die Nasenhöhlen der Ankylosaurier Panoplosaurus mirus und Euoplocephalus tutus und simulierten das Fließen der Luft und den Wärmeaustausch in den gepanzerten Schädeln der Pflanzenfresser, die bis zu neun Meter klang wurden und etwa 3,5 Tonnen wogen. Die Studie der Wissenschaftler ist in der Fachzeitschrift Plos One veröffentlicht worden.
"Die riesigen Körper, die wir bei den meisten Dinosauriern sehen, müssen im warmen Erdmittelalter sehr heiß geworden sein", wird Bourke in einer Mitteilung der Ohio University zitiert. Gerade stark gepanzerte Tiere wie die Ankylosaurier konnten nach bisherigen Kenntnissen zwar gut Wärme im Körper halten - dafür war Abkühlung bei drohender Überhitzung allerdings vermutlich sehr schwierig für die Saurier. Vor etwa zehn Jahren entdeckte der Co-Autor der aktuellen Arbeit, Lawrence Witmer, dass die Vogelbeckensaurier über stark gewundene Nasengänge verfügten. Für die neue Veröffentlichung überprüften die Wissenschaftler nun, inwieweit diese Windungen für einen Wärmeaustausch hilfreich gewesen sein könnten.
Die Verdunstung von Feuchtigkeit in den Nasengängen kühlte das Blut ab, das ins Gehirn strömte
Die Forscher erstellten anhand von vorhandenen Fossilien zunächst ein dreidimensionales Computermodell des Naseninnenraums von Panoplosaurus und Euoplocephalus. Dann simulierten sie die Luftströmungen beim Ein- und Ausatmen sowie die Wärmeübertragung zwischen Nasenwänden und Luft. Während die Nase die Luft beim Einatmen bis in die Nähe der Körpertemperatur erwärmen muss, soll sie beim Ausatmen möglichst viel Wärme aus der Luft zurückgewinnen. Bei Säugetieren sorgen Einbauten in der Nasenhöhle, die Nasenmuscheln, für eine Vergrößerung der Oberfläche, an welcher der Wärmeaustausch stattfindet.
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Die Gruppe um Bourke fand durch die Simulationen heraus, dass der gewundene Atemgang die Wärme ebenso effizient austauscht wie die Nasenmuscheln der Säugetiere. Dann simulierten die Wissenschaftler die Wirkungsweise einer Saurier-Nase ohne Windungen. "Wenn wir eine kurze, einfache Nase in die Schnauze steckten, sanken die Wärmeübertragungsraten bei beiden Dinosauriern um mehr als 50 Prozent", erklärt Bourke.
Das Team rekonstruierte anhand von Rillen und Kanälen in den Knochen auch die Blutgefäße der Tiere, die vor etwa 70 Millionen Jahren lebten. Diese lagen so, dass das warme Blut aus dem Körperrumpf Wärme an die eingeatmete Luft abgeben konnte. Die Verdunstung von Feuchtigkeit in den langen Nasengängen kühlte gleichzeitig das Blut ab, das ins Gehirn strömte. Den Ergebnissen der amerikanischen Wissenschaftler zufolge führte die Wärmerückgewinnung beim Ausatmen zu Energieeinsparungen von 65 Prozent bei Panoplosaurus und von 84 Prozent bei Euoplocephalus. Letzterer brauchte wohl auch einen effizienteren Wärmetausch, weil er größer war als Panoplosaurus.
"Wenn wir uns die Nasenhöhlen und die Atemwege von Dinosauriern anschauen, stellen wir fest, dass die ausgeprägtesten Nasen in den großen Dinosaurierarten gefunden werden", sagte Witmer laut Universitätsmitteilung. Dies deute darauf hin, dass die physiologischen Belastungen großer Körpergrößen möglicherweise einige anatomische Neuerungen hervorgerufen haben, etwa um die Temperatur im Gehirn zu regulieren.
