Säbelzahnkatzen (oder “Säbelzahntiger”) haben die Menschen seit ihrer Entdeckung fasziniert. Die langen Eckzähne sehen ja auch wirklich eindrucksvoll aus. Nicht so einfach ist es allerdings, herauszubekommen, wie diese Zähne verwendet wurden. Wie haben die Katzen ihre langen Hauer in die Beute geschlagen? Wie haben sie es geschafft, dass diese Zähne dabei nicht abbrechen?

Vor gut einem Jahr habe ich schon einmal über dieses Problem berichtet (und es ist vielleicht nicht verkehrt, wenn ihr euch den Artikel nochmal anguckt ($$$, muahaha)). Die gängige Theorie, die letztes Jahr auch durch Computeranalysen gestützt wurde, besteht darin, dass die Katzen mit ihren Zähnen den Hals ihrer Beutetiere durchbissen haben, nachdem sie sie vorher mit ihren kräftigen Vorderbeinen zu Boden gebracht haben.

Die Modellrechnungen zeigten insbesondere zwei Dinge: Zum einen kann der Säbelzahn seinen Kiefer nicht mit viel Kraft einfach geschlossen und dadurch die Zähne in das Opfer geschlagen haben – und zwar zum einen einfach deswegen nicht, weil die Muskeln dazu zu schwach waren und auch das Kiefergelenk den Spannungen nicht stand halten könnte. Zum anderen folgen die Zähne einem Kreisbogen (links der handelsübliche Säbelzahntiger Smilodon, rechts die Beuteltier-Variante Thylacosmilus):

saebelzahn1

(Bild aus Wroe et al.)

Der Mittelpunkt des Kreises liegt dabei nicht am Kiefergelenk, so dass beim Schließen des Kiefers die Zähne keine bohrende, sondern eher eine schneidende Bewegung gemacht hätten – sie hatten aber keine scharfe Schneidkante. Die Zähne können also nicht einfach um das starr gehaltene Kiefergelenk rotieren. Stattdessen ging man bisher davon aus, dass es im wesentlichen die Halsmuskeln waren, die die Zähne in die Beute gerammt haben, und der Unterkiefer hatte eher eine Statistenrolle.

Jetzt gibt es aber eine neue Variante dieser Theorie. Dabei spielt der Unterkiefer eine wichtige Rolle, weil er sozusagen als Angelpunkt dient. Diese Theorie stammt ungewöhnlicherweise von einem unabhängigen Forscher, der nicht an einer Universität arbeitet und der sich das Modell des Smilodon mit dem er gearbeitet hat, einfach gekauft hat (und zwar hier, wie es aussieht – wow, da gibt es ganz schön coole Modelle…). Dieses Modell hat er dann von der Seite abfotografiert und in Photoshop manipuliert, um zu sehen, wie die Bewegungen des Kopfes funktionieren könnten. Und dabei ist er auf eine neue Idee gekommen, die er als “Klasse-1-Hebel-Modell” bezeichnet.

Dazu muss man erst einmal wissen, dass hebel in Klassen eingeteilt werden, dieses Bild hier zeigt das sehr schön (wenn auch auf Englisch – “fulcrum” bezeichnet den Hebelpunkt, “effort” die angesetzte Kraft, “resistance” die Last, gegen die ihr anarbeitet)

Lever_(PSF)

(Bild von Scott Foresman, Public Domain)

Die “klassische” Theorie des Bisses nimmt ja an, dass die Halsmuskeln die Zähne bewegen, indem sie den Kopf um das Halsgelenk rotieren. Dabei liegt dann der Ansatzpunt der Muskeln dichter an den Zähnen als der Hebelpunkt – es ist also ein Klasse-3-Hebel. Im neuen Modell dagegen haben wir einen Hebel der Klasse 1 (dieses und alle folgenden Bilder aus dem paper von Brown):

saebelzahnHebel

Wie ihr seht, ist im neuen Modell der Unterkiefer der Hebelpunkt. Aber wie passt das zu den schwachen Muskeln am Unterkiefer? Wie konnte der Säbelzahn den Unterkiefer als Hebel verwenden, wenn er dort nur schwache Muskeln hatte?

Das seht ihr schon im Bild angedeutet, wenn ihr den roten Kraftpfeil anguckt: Die Kraft setzte nach der neuen Idee ganz hinten an, am Ende des Halses, da wo der Vorderkörper beginnt. Hier eine etwas genauere Skizze, wie das funktionieren soll:

saebelzahnHebel2

Links im Bild seht ihr die Phase 1 des Angriffs – dabei rammt der Säbelzahn seinen Unterkiefer quasi flach in das Opfer hinein, etwa so (Bild A):

saebelzahnHebel3

Rechts bei B seht ihr die Analogie zum Rodeo, wo der Cowboy ein Pferd einen Stier (ja, ich hätte das Bild doch etwas genauer anschauen sollen…) niederringt, indem er ihm den Kopf verdreht. Der Säbelzahn hindert mit seinem Unterkiefer das Opfer daran, sich aufzurichten, ähnlich wie der Cowboy. Er bewegt dann den Unterkiefer weiter nach Vorn, während er gleichzeitig die Beine streckt und so um Hals und Zähne um den Unterkiefer herum rotiert (Phase “strike” im oberen Bild). Da sich der Unterkiefer dabei nach Vorn bewegt, rotiert der Säbelzahn nicht genau um das Unterkiefergelenk (TMJ im Bild), was ja, wie wir oben gesehen haben, nicht so gut gehen würde, sondern um einen Punkt (in blau), der sich relativ zum Unterkiefer verschiebt. Dadurch laufen die Säbelzähne schön auf einer Kreisbahn.

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Kommentare (10)

  1. #1 rolak
    25. Oktober 2014

    $$$

    Schon deswegen, weil der Artikelfeed wie sonst auch deutlich verzögert füttert (bzw füttern wird) und der als Kommentar verarbeitete pingback lässig das Rennen machte.

    Immer wieder erstaunlich, wieviel Spielraum für neue, einleuchtende Erklärungen vorhanden ist…

  2. #2 HansG
    26. Oktober 2014

    “Rechts bei B seht ihr die Analogie zum Rodeo, wo der Cowboy ein Pferd niederringt, indem er ihm den Kopf verdreht.”

    Ist das ein Hannoveraner auf dem Bild? 😉

  3. #3 MX
    26. Oktober 2014

    @ HansG: Der Cowboy ist natürlich Hannoveraner, das sieht man auf den ersten Blick. Das Pferd, vom Cow-Boy niedergerungen, ist ein Exemplar der Milch-Oldenburger, bekannt von der gleichnamigen Butter.

  4. #4 MartinB
    26. Oktober 2014

    @HansG
    Das ist ein Pferd – feinere Unterschiede mache ich da (auch wenn ich jahrelang Urlaub auf dem Ponyhof gemacht habe) nicht.

  5. #5 MX
    26. Oktober 2014

    @ Martin:

    Das ist ein Pferd – feinere Unterschiede mache ich da … nicht.

    Genau. Mit oder ohne Hörner, Hauptsache Pferd. Den Pferdefuß sieht schließlich jeder. 😉

  6. #6 MartinB
    27. Oktober 2014

    Upps. Vielleicht hätte ich das Bild doch mal vergrößert anschauen sollen…
    Aber bei Säugetieren (im Gegensatz zu Dinos) kommt’s ja nicht so drauf an, oder?

  7. #7 MX
    27. Oktober 2014

    Aber bei Säugetieren (im Gegensatz zu Dinos) kommt’s ja nicht so drauf an, oder?

    Nicht wirklich, wobei man natürlich auch einmal der Frage nachgehen könnte, wofür Säbelhornpferde ihre Säbelhörner brauchen. Manche Theorien sagen, zum Grasmähen, aber …

    Zum eigentlichen Thema: Wenn die Funktion der Säbelzähne die oben beschriebene ist, wie erklärt man sich deren Evolution? Einfach ein Funktionswechsel von langen Reißzähnen? Und warum wurde die ursprüngliche Funktion verzichtbar?

  8. #8 MartinB
    27. Oktober 2014

    @MX
    In dem paper gibt es einen relativ langen Abschnitt zur Evlution, den habe ich aber nur überflogen, weil er ein bisschen spekulativ war. (Hab das paper gerade nicht zur Hand, deswegen kann ich nicht nachgucken.) Ich denke aber, der entscheidende Schritt besteht darin, dass die Katzen ihre Zähne nicht mehr zum Niederreißen der Beute verwenden, sondern eben nur zum Töten.

  9. #9 Bettina Wurche
    30. Oktober 2014

    Hmmmm…schöner Artikel zu einer netten Theorie…
    Ich bin keine Großkatzenexpertin, aber irgendwie habe ich im Hinterkopf, dass die Megamiezen (z. B. Löwen) mitnichten die Kehlen ihre Beute durchbeißen. Sondern sich an die Kehlen hängen und die Beute mehr oder weniger erdosseln und dadurch auch zu Boden ziehen. Das sollte bei Säbelzahnmiezen nicht so wesentlich anders gewesen sein.
    Naja, es muss kein Widerspruch zum Paper sein.

  10. #10 MartinB
    30. Oktober 2014

    @Bettina
    Ich habe es imer so verstanden, dass genau das der Unterschied in der Strategie ist – heutige Löwen hängen sich an den Gnuhals und lassen das Tier ersticken (da gibt es fiese Videos), aber Säbelzähne ringen (mit kräftigeren Beinen, aber langsamerem Tempo) die Beute erst nieder und beissen dann durch den Hals. Das paper hat auch passende Querschnitte durch Pfredehälse, die zeigen, wie das aussehen würde.