Ursprung und frühe Diversifizierung der Plesiosauria und das endtriassische Aussterbe-Ereignis: Erkenntnisse durch Neufunde aus der Trias
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Zusammen mit den Ichthyosauriern sind die Plesiosaurier die wichtigsten marinen Reptilien aus dem Zeitalter der Dinosaurier. Plesiosaurier gehören zusammen mit den ausschließlich aus der Trias stammenden Placodonten, Nothosauriern und Pistosauriern zur Gattung der Sauropterygia. Plesiosaurier sind insofern einzigartig, als die Vorder- und Hinterbeine gleich geformt sind und für einen vierflügeligen Unterwasserflug verwendet wurden. Der Körper der Plesiosaurier ist kurz und breit, und die primitiven Formen sowie die eigentlichen Plesiosaurier haben einen sehr langen Hals mit einem kleinen Kopf. Die Ursprünge der Plesiosaurier sind nur unzureichend bekannt, da es nur wenige Fundorte von Meeresreptilien aus der späten Trias gibt und keine gut erhaltenen Zwischenformen zwischen Pistosauriern und Plesiosauriern existieren. Bislang waren Plesiosaurier ausschließlich aus dem Jura und der Kreide bekannt, wobei die ältesten Vertreter aus dem frühesten Jura Englands stammen. Es handelt sich im Allgemeinen um kleinwüchsige Formen, die nicht länger als 2 m werden. Im Mittelpunkt dieses Projekts steht das erste triassische Plesiosaurierskelett, ein neuer Fund mit Schädelresten und Zähnen aus dem Rätikum (jüngste Trias) von Bonenburg, Ostwestfalen, Deutschland. Auf der Grundlage dieses Skeletts haben wir ein neues Taxon, Rhaeticosaurus mertensi, benannt und durch phylogenetische Analysen gezeigt, dass es sich um einen basalen Pliosaurier handelt, der tief innerhalb der Plesiosaurier eingebettet ist. Die geringe Körpergröße (ca. 2,5 m Gesamtlänge) ist teilweise auf den juvenilen Status des Individuums zurückzuführen, aber Rhaeticosaurus ist eindeutig ein kleinwüchsiges Taxon. Rhaeticosaurus weist alle Merkmale späterer Plesiosaurier auf, unterscheidet sich aber durch den langen und schlanken Oberarmknochen und Oberschenkelknochen mit relativ wenig erweiterten distalen Enden. Ein großer Plesiosaurier-Humerus von der gleichen Fundstelle deutet jedoch darauf hin, dass einige Plesiosaurier der jüngsten Trias einen großen Körperbau hatten. Die Körpergröße der Plesiosaurier nahm also über die Trias-Jura-Grenze hinweg ab. Unsere Forschung umfasste auch die erste detaillierte vergleichende Studie der Knochenhistologie von Plesiosauriern. Wir fanden heraus, dass die Knochenhistologie der Plesiosaurier ebenso einzigartig ist wie mehrere Merkmale der Osteologie und der funktionellen Morphologie der Plesiosaurier. Die Histologie der Plesiosaurier-Kortikalis ist durch eine besondere Art von radialem fibrolamellarem Knochen bei Jungtieren und frühen Erwachsenen gekennzeichnet. Später in der Ontogenese wird dieses Gewebe in dichten Havers'schen Knochen und sekundären Trabekelknochen umgebaut, was zu einer scheinbaren ontogenetischen Abnahme der Knochenmasse führt. Eine geringe Anzahl von Wachstumszyklen deutet darauf hin, dass das Wachstum der Plesiosaurier extrem schnell verlief: Jungtiere erreichten über 60 % der endgültigen Kortikalisdicke am Ende des ersten Jahres und die Skelettreife in weniger als fünf Jahren. Die Histomorphometrie deutet auf Rindenanlagerungsraten und auf einen Ruhestoffwechsel in der Größenordnung der heutigen Vögel hin. Plesiosaurier müssen also Endothermen gewesen sein, die wenige, aber sehr große Nachkommen zur Welt brachten, für die sie die elterliche Fürsorge übernahmen. Zusammen mit der Fähigkeit, sich im pelagischen Milieu fortzubewegen, die die Endothermie mit sich bringt, könnte dies das Überleben der Plesiosaurier während des Aussterbens am Ende der Trias erklären. Andere Aspekte des Projekts betreffen das Markenzeichen der Plesiosaurier, den verlängerten und stark segmentierten Hals. Wir haben festgestellt, dass der Hals der Plesiosaurier im Gegensatz zu dem anderer langhalsiger Sauropterygier ziemlich steif war. Der Plesiosaurier-Hals diente vermutlich zur visuellen und hydrodynamischen Tarnung bei der Jagd auf Fischschwärme und Tintenfische. Wir entdeckten auch ein einzigartiges anatomisches Merkmal im Hals aller Plesiosaurier, die intersegmentalen Arterienforamina, und erweiterten unsere Forschungen über die Wirbelsäule. Bei dieser Erweiterung handelt es sich um eine Rekonstruktion der Entwicklung des Amnioten- Zwischenwirbelgelenks, wiederum unter Verwendung histologischer Beweise, die zeigen, dass die Bandscheibe in der Evolution der Amnioten wiederholt auftrat, ebenso wie die synovialen Zwischenwirbelgelenke. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Projekt zu einem besseren Verständnis vieler Aspekte der Evolution und Paläobiologie der Plesiosaurier geführt hat. Aus dem Projekt enstanden insgesamt 11 Peer-Review-Publikationen. Die publizierten Ergebnisse, insbesonder zu Rhaeticosaurus, fanden in der Berichterstattung der Publikumsmedien zahlreich Beachtung.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2016). Die paläontologische Grabung in der Rhät-Lias-Tongrube der Fa. Lücking bei Warburg-Bonenburg (Kr. Höxter) im Frühjahr 2015. Geologie und Paläontologie in Westfalen 88, 11-37
Sander, P. M., Wintrich, T., Schwermann, A. H. & Kindlimann, R.
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(2017). A Triassic plesiosaurian skeleton and bone histology inform on evolution of a unique body plan. Sciences Advances 3, e1701144, 1-11
Wintrich, T., Hayashi, S., Houssaye, A., Nakajima, Y. & Sander, P. M.
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(2017). Foramina in plesiosaur cervical centra indicate a specialized vascular system. Fossil Record 20, 279-290
Wintrich, T., Scaal, M. & Sander, P. M.
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(2018). Quantitative histological models suggest endothermy in plesiosaurs. PeerJ 6, e4955
Fleischle, C., Wintrich, T. & Sander, P. M.
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(2019). Neck mobility in the Jurassic plesiosaur Cryptoclidus eurymerus: finite element analysis as a new approach to understanding the cervical skeleton in fossil vertebrates. PeerJ 7, e7658
Wintrich, T., Jonas, R., Wilke, H.-J. & Sander, P. M.
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(2019). Ontogeny of polycotylid long bone microanatomy and histology. Integrative Organismal Biology 1, oby007-oby007
O'Keefe, F. R. O., Sander, P. M., Wintrich, T. & Werning, S.
