Der große Schnabel eines uralten Vogels bahnt neue Wege

Täglich entdecken Wissenschaftler verblüffende neue Informationen, die unser Verständnis der antiken Welt neu gestalten.

Die jüngste bahnbrechende Entdeckung betrifft einen Vogel aus der späten Kreidezeit mit einem sehr großen Schnabel – so groß, dass er einen neuen Kurs in der Evolutionsgeschichte vorgibt.

In einer am Mittwoch in Nature veröffentlichten Studie beschreiben Forscher eine bisher unbekannte Art, Falcatakely forsterae, einen uralten Vogel mit einem ungewöhnlich großen Schnabel, der dem eines modernen Tukans ähnelt.

Big Bird – Die Forscher entdeckten das Fossil dieser unbekannten Vogelart erstmals vor einem Jahrzehnt in Madagaskar.

Aber das fossile Exemplar war zerbrechlich und enthielt viele kleine Knochen, weshalb es erst 2017 vollständig analysiert wurde. Aber sobald die Forscher die winzigen Fragmente analysiert hatten, erkannten sie, dass sie etwas wirklich Besonderes ausgegraben hatten.

„Sobald wir begannen, das Gestein um diese zarten Knochen herum vorsichtig zu entfernen, war es sehr schnell offensichtlich, dass es wie ‚Oh, okay, wir haben hier etwas wirklich Tolles‘ ist“, sagt Patrick O’Connor, Hauptautor der Studie und Professor für Anatomische Wissenschaften an der Ohio University, gegenüber Inverse.

Nach der Entfernung des Steins sammelten die Wissenschaftler mit Hilfe von Mikro-Computertomographen Daten, um den Schädel der Kreatur in 3D zu simulieren. Anschließend bauten sie mit Hilfe des 3D-Drucks eine Nachbildung des Vogelschädels.

„Es ist eine Menge digitaler Modellierung nötig, um die Anatomie dieses neuen Tieres zu verstehen“, sagt O’Connor.

Die Forscher gaben der Art den Namen Falcatakely (was so viel wie „kleine fliegende Sichel“ bedeutet) wegen ihres einzigartig geformten Gesichts. Sie klassifizierten Falcatakely als einen enantiornithinen Vogel, eine „Gruppe von Vögeln, die zur Zeit der Dinosaurier lebten“, so O’Connor. Diese Vögel hatten oft Zähne und Krallen an ihren Flügeln. Alle bekannten Arten sind heute ausgestorben.

Doch Falcatakely unterscheidet sich von den meisten anderen alten Vögeln, die ebenfalls vor 65-250 Millionen Jahren lebten. Obwohl die Vögel aus dieser Epoche – bekannt als Kreidezeit – unterschiedliche Körperformen hatten, sahen sie, was ihre Gesichter anging, ziemlich gleich aus.

Gesichtszeit – Aber mit seinem langen, tiefen Schnabel brach Falcatakely die Form.

„Wir sehen, dass Falcatakely eine massiv abweichende Gesichtsform hat, verglichen mit allem anderen, mit dem er verwandt ist“, sagt O’Connor.

Der große Schnabel dieses Vogels ähnelt mehr denen moderner Vögel.

Das ist ein merkwürdiger Befund. Moderne Vögel sind in Bezug auf ihre Gesichter sehr viel vielfältiger als alte Vögel. Die Anatomie kann helfen, den Unterschied zwischen den meisten alten Vögeln – mit Ausnahme der Falkenvögel – und den modernen Vögeln zu erklären. Alles hängt mit einem Knochen in ihren Schädeln zusammen: dem Prämaxillarknochen. Er befindet sich am oberen Ende des Vogelschnabels und scheint von den alten Vögeln nicht zur Nahrungsaufnahme benutzt worden zu sein, während die heutigen Vögel dies tun.

„Die ganze Vielfalt der Gesichtsform moderner Vögel wird von einem Knochen namens Prämaxillaknochen bestimmt“, sagt O’Connor. „

Angestachelt durch die einzigartige Gesichtsform der Falcatakely wollten die Forscher verstehen, „was die Gesichtsform nicht nur bei modernen Vögeln, sondern auch bei enantiornithinen Vögeln bestimmt“, so O’Connor.

Sie verglichen die Knochenstruktur des neu entdeckten Vogels mit der anderer Lebewesen – einschließlich nicht-avianischer Tiere wie Dinosaurier.

„Wir nehmen eine breitere Perspektive ein und sagen: Okay, wir können uns eine ganze Reihe von Tieren ansehen, die relativ eng miteinander verwandt sind. Einige davon sind moderne Vögel, einige sind mesozoische Vögel und dann die nicht-avischen Dinosaurier, die die engsten Verwandten der Vogelwelt sind“, sagt O’Connor.

Sie entdeckten, dass die Falcatakely möglicherweise ein ähnliches Aussehen wie moderne Vögel hatten, als Ergebnis konvergenter Evolution, die stattfindet, wenn sich nicht verwandte Tiere auf ähnliche Weise entwickeln und dieselben Merkmale teilen. Aber im Gegensatz zu modernen Vögeln erhält der Falcatakely seinen breiten Schnabel durch die Erweiterung des Oberkieferknochens, eines anderen Schädelknochens.

„Der Punkt der Konvergenz ist, dass er diese allgemeine Form hat, aber nicht durch die Veränderung der gleichen Gesichtsknochen, die wir bei modernen Vögeln sehen“, sagt O’Connor. Vielmehr ist der Schnabel dieses Vogels näher an der Struktur eines der grausamsten Dinosaurier – des Velociraptors.“

„Er verwendet das, was wir als eine Art primitive Anordnung der Knochenstruktur beschrieben haben, die Dingen wie dem Velociraptor oder dem Microraptor ähnlicher ist.“

Ein neuer Weg – Die Entdeckungen schlagen einen neuen Weg im Fossilbericht ein und stellen die Vorstellungen der Wissenschaftler darüber, wie antike Vögel ausgesehen haben könnten, in Frage.

„Wir hätten nie vorhergesagt, dass so etwas einen großen Schnabel haben würde und dass er auf dem Oberkiefer basieren würde, weil wir so etwas noch nie im Fossilbericht gesehen haben“, sagt O’Connor

Aber was noch wichtiger ist, die Studie verändert unser Verständnis von alten Vögeln und wie sie sich entwickelten.

„Vögel, die im Mesozoikum lebten, waren viel vielfältiger als das, was wir bisher wussten“, sagt O’Connor.

Zusammenfassung: Vögel aus dem Mesozoikum weisen eine beträchtliche Vielfalt in Bezug auf Größe, Fluganpassungen und Federorganisation1-4 auf, zeigen aber relativ konservierte Muster der Schnabelform und -entwicklung5-7. Obwohl die neornithinen Vögel (d. h. die Vögel der Kronengruppe) auch Einschränkungen bei der Gesichtsentwicklung aufweisen8,9, haben sie im Gegensatz zu den mesozoischen Vögeln vergleichsweise vielfältige Schnabelmorphologien, die mit einer Reihe von Ernährungs- und Verhaltensökologien verbunden sind. Hier beschreiben wir einen krähengroßen Stammvogel, Falcatakely forsterae gen. et sp. nov., aus der späten Kreidezeit von Madagaskar, der ein langes und tiefes Rostrum besitzt, eine Ausprägung der Schnabelmorphologie, die bisher bei mesozoischen Vögeln unbekannt war und oberflächlich gesehen der einer Vielzahl von Kronenvögeln (z. B. Tukanen) ähnelt. Das Rostrum von Falcatakely besteht aus einem ausgedehnten zahnlosen Oberkiefer und einem kleinen zahntragenden Unterkiefer. Morphometrische Analysen einzelner Knochenelemente und der dreidimensionalen Form des Rostrums zeigen die Entwicklung einer neornithinenähnlichen Gesichtsanatomie trotz der Beibehaltung einer Maxilla-Prämaxilla-Organisation, die derjenigen der nichtavialen Theropoden ähnlich ist. Die Musterung und die größere Höhe des Rostrums bei Falcatakely zeigen einen Grad an Labilität in der Entwicklung und eine größere morphologische Disparität, die bisher bei den frühen verzweigten Avialanen unbekannt war. Die Ausprägung dieses Phänotyps (und die mutmaßliche Ökologie) bei einem Stammvogel unterstreicht, dass die Konsolidierung zum neornithinen, von der Prämaxilla dominierten Rostrum keine evolutionäre Voraussetzung für die Schnabelvergrößerung war.