Konnten manche Sauropoden mit ihren peitschenartigen Schwänzen Gegnern buchstäblich „eine knallen“? Der bisherigen Vermutung, dass die schnellenden Spitzen der Fortsätze die Schallmauer durchbrechen konnten, widersprechen nun neue Computersimulationen. Demnach hätten die Strukturen den Belastungen bei Überschallgeschwindigkeit nicht standgehalten. Vermutlich beschleunigten die Giganten die Enden ihrer Schwänze aber immerhin auf etwa 100 Kilometer pro Stunde. Mit solchen Hieben könnten sie Räuber oder Artgenossen beim Konkurrenzkampf traktiert haben, sagen die Forscher.

Ein kleiner Kopf, ein langer Hals, ein tonnenförmiger Rumpf und das Ende des Körpers bildete ein langer Schwanz – das sind die Markenzeichen der Sauropoden. Diese teils gigantischen Pflanzenfresser waren ausgesprochene Erfolgsmodelle der Ära der Dinosaurier: Sie brachten vor allem im Jura-Zeitalter zahlreiche Untergruppen und Arten hervor, die viele Teile der Welt bevölkerten. Zu ihnen gehörten auch die Vertreter der Diplodociden. Sie zeichnete ein besonders langer Schwanz aus, der wie eine Peitsche wirkt. Dies führte zu der Vermutung, dass die Tiere ihn auf diese Weise eingesetzt haben könnten.

Eine knallige Hypothese auf dem Prüfstand

Dabei stellte sich auch die Frage, ob es womöglich zu dem akustischen Effekt kommen konnte, der von Peitschen bekannt ist: Der Knall entsteht, wenn durch dynamische Prozesse in der sich verjüngenden Struktur das Ende auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt wird. Dabei durchbricht es dann die sogenannte Schallmauer und es kommt zu einem lauten Knall. Eine frühere Studie war auf der Grundlage von Simulationen zu dem Ergebnis gekommen, dass es möglich erscheint, dass der bis zu etwa 26 Meter lange Diplodocide Apatosaurus louisae sein Schwanzende auf mehr als die Schallgeschwindigkeit von 340 Meter pro Sekunde beschleunigen konnte. Die Vorstellung von Peitschen knallenden Giganten wirkte natürlich spektakulär und so sorgte die Hypothese für Aufsehen – aber auch für Skepsis.

Nun hat ein internationales Forscherteam mit inzwischen moderneren Verfahren der Computersimulation und Methoden aus den Ingenieurwissenschaften die Hypothese vom knalligen Dino-Schwanz erneut überprüft. Sie simulierten dazu die Bewegungen des Schwanzes von Diplodociden anhand eines Modells, das auf den Informationen von fünf fossilen Skeletten basiert. Der virtuelle Dino-Schwanz sitzt an einem Beckenknochen und besteht aus 82 Elementen, die den Wirbeln entsprechen. In der Realität wäre das Schwanzmodell über zwölf Meter lang und würde knapp eineinhalb Tonnen wiegen.

Eher nur 100 Kilometer pro Stunde

„Das Projekt war eine ziemliche Herausforderung, denn wir mussten das Problem mit zwei Methoden angehen, die normalerweise in der Luft- und Raumfahrttechnik verwendet werden: die Mehrkörpersimulation und die Abschätzung der Belastbarkeit der Materialien“, sagt Erst-Autor Simone Conti von der NOVA-Universität Lissabon . Anhand der Informationen über die Strapazierfähigkeit von biologischen Strukturen konnten die Wissenschaftler testen, ob ihr Modellschwanz der Belastung standhalten würde und sich schnell genug bewegte, um einen Überschallknall zu erzeugen. Dazu wurde die Schwanzbasis in einem Bogen bewegt, sodass eine peitschenartige Bewegung entstand.

Wie die Forscher berichten, ging aus ihren Ergebnissen hervor, dass die Dinosaurier es wohl nicht knallen lassen konnten: Die schlanken Strukturen hätten Belastungen bei solch hohen Geschwindigkeiten nicht standgehalten – sie wären gerissen. Anschließend untersuchte das Team noch drei verschiedene hypothetische Strukturen von einem Meter Länge, die am Ende des Modellschwanzes angebracht wurden. Sie sollten das Ende einer Peitsche nachahmen. Die erste Struktur bestand aus drei Haut- und Keratin-Segmenten, die zweite aus geflochtenen Keratin-Fäden und die dritte aus einem weiteren möglichen Gewebe. Das Ergebnis: Keine der Strukturen war in der Lage, der Belastung einer Bewegung mit 340 Metern pro Sekunde standzuhalten.

Aus den Simulationen ging letztendlich hervor, dass die Diplodociden ihre Schwanzenden wohl nur auf Höchstgeschwindigkeiten von etwa 33 Metern pro Sekunde beschleunigten – rund 100 Kilometer pro Stunde. „Obwohl die Schwänze der Diplodociden also nicht schnell genug bewegt werden konnten, um einen Überschallknall zu erzeugen, ist es doch wahrscheinlich, dass sie als Verteidigungswaffen oder im Kampf mit anderen Diplodociden eingesetzt werden konnten“, sagt Co-Autor Emanuel Tschopp von der Universität Hamburg. Wie und wozu genau die Giganten ihre langen Anhängsel eingesetzt haben, bleibt dabei allerdings der Vorstellungskraft überlassen, so der Paläontologe.

Quelle: Universität Hamburg, Scientific Reports, doi: 10.1038/s41598-022-21633-2

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