Nimmt man die Proportionen zum Beispiel eines Strauß’ und schätzt daraus die Geschwindigkeit eines T. rex grob ab, dann kommt man auf Werte von bis zu 90km/h – so geschätzt vom berühmten Paläontologen Robert Bakker, der die Dinosaurier-Renaissance entscheidend prägte und als einer der ersten die Theorie aufstellte, dass die Dinosaurier warmblütig (genauer gesagt endotherm) gewesen waren. Aber natürlich ist dieser Geschwindigkeitswert ein wenig fragwürdig – ein Vergleich eines Strauß’ mit einer Körpermasse von etwa 65kg und einem T. rex mit einer Masse von 4-6 Tonnen ist ja nicht so einfach. Dass bei großen Tieren andere Regeln gelten als bei kleinen, das habe ich ja schon mal erklärt, ich komme aber später nochmal ausführlich darauf zurück. Diese Schätzung ist also mit großen Ungenauigkeiten behaftet – zumal, wie oben angemerkt, der Strauß keinen Schwanz besitzt und seine Mechanik deshalb etwas anders funktionieren muss.

10 km/h oder 90km/h – das ist schon eine arge Diskrepanz. Ein bisschen weniger wildes Herumraten und ein bisschen mehr Wissenschaftlichkeit wäre wünschenswert. Aber welche Möglichkeiten hat man denn überhaupt, um die Laufgeschwindigkeit ausgestorbener Tiere zu bestimmen – wenn nicht einer eine Zeitmaschine erfindet, kann man ja nicht mal eben schnell nachmessen?


Fußspuren?

Ein guter Weg sind Fußspuren. Jeder weiß, dass man beim Laufen größere Schritte macht als beim Gehen – Usain Bolt braucht nur 41 Schritte für 100 Meter. Wenn man also Dinospuren findet, bei denen die einzelnen Abdrücke weit auseinanderliegen, dann – ja, dann weiß man noch nichts, man muss ja noch wissen, wie groß der Dino war. Zum Glück kann man das aus der Größe der Fußabdrücke abschätzen. Versteinerte Fußabdrücke von Dinosauriern sind ziemlich häufig (hier in meiner Gegend zum Beispiel in Münchenhagen und Obernkirchen zu finden). Leider rennen Tiere aber nicht ständig mit Höchstgeschwindigkeit herum, und schon gar nicht, wenn sie groß sind und der Boden feucht oder gar matschig, so dass sich Fußspuren erhalten können.

Fußspuren von kleinen rennenden Dinosauriern gibt es – und diese wurden bei Geschwindigkeiten von etwa 40km/h erzeugt (J. Farlow, “Estimates of dinosaurs speeds from a new trackway site in Texas”, 1981). Aber weder wissen wir, ob das nun deren Höchstgeschwindigkeit war, noch haben wir eine Idee, was ein großer Dino so draufhat. Bis also jemand eine kreidezeitliche 100-Meter-Strecke mit Abdrücken findet, können wir aus Fußspuren nicht zu viel ablesen.

Die Stärke der Knochen
Beim Laufen entstehen natürlich auch Kräfte – auf die Beinknochen wirken dabei vor allem Biegekräfte. Und wenn die Beine beim Laufen nicht brechen sollen, dann müssen diese Biegekräfte von den Knochen auch ausgehalten werden. Man kann also versuchen, die wirkenden Kräfte zu berechnen und daraus eine Obergrenze für die Laufgeschwindigkeit abzuschätzen. Das bringt allerdings zwei Probleme mit sich: Zum einen werden Knochen von Tieren im “Betrieb” nicht bis an ihre Grenzen belastet, damit sie bei einer Überlast nicht gleich brechen. Entsprechend liegt ein Sicherheitsfaktor zwischen der maximalen Biegespannung, die ein Knochen bei Höchstlast erfährt und der Bruchspannung. Bei einem springenden Hund haben Experimente gezeigt, dass der Sicherheitsfaktor etwa bei 2 liegt – die Spannungen sind also nur halb so groß, wie sie sein müssten, damit der Knochen bricht. Andere Tiere haben durchaus andere Sicherheitsfaktoren (das dahinterliegende Optimierungsproblem hat der “Gott” der Biomechanik McNeill Alexander in einem seiner Bücher (ich glaube “Optima for animals”) angeschaut). Da man also die Sicherheitsfaktoren nicht genau kennt, ist eine Geschwindigkeitsvorhersage problematisch.

Das zweite Problem mit der Knochenfestigkeit besteht darin, dass die wirkenden Kräfte auch von der Beinhaltung abhängen – Elefanten beispielsweise halten ihre Beine beim Laufen eher gerade und sorgen so für geringere Belastungen. Auch das habe ich in dem Artikel über Skalierung ausführlich erklärt.

Um also mit der Knochenfestigkeit argumentieren zu können, müsste man wissen, wie sich ein T. rex bewegt hat. Und da man das nicht genau weiß, ist es schwierig, genaue Zahlen abzuschätzen. Rechnungen dieser Art wurden beispielsweise auch für die großen Laufvögel des Tertiärs gemacht – dabei kam allerdings heraus, dass die Knochen zum Laufen viel zu massiv waren, die maximalen Laufgeschwindigeiten lagen über 100km/h, was angesichts der Körperproportionen der Tiere eher unplausibel erscheint.

Ein T. rex macht einen Bauchklatscher

Ein anderes Argument wurde Mitte der neunziger in die Debatte gebracht – ich sage aber gleich dazu, dass ich es absolut nicht überzeugend finde: James Farlow und seine Koautoren prüften, was passieren würde, wenn ein T. rex mit einer Geschwindigkeit von 70km/h stolpern und hinfallen würde. Ihr Fazit: er würde sich die Knochen brechen und den Sturz vermutlich nicht überleben. Ich (viele andere übrigens auch) halte das allerdings für ein schwaches Argument: Auch ein Strauß würde vermutlich nicht überleben, wenn er stolpert; bei Pferden ist auch bekannt, dass sie sich häufig die Beine verletzen. Natürlich wäre ein T. rex, der vielleicht einmal die Woche jagen muss, etwas gefährdeter als ein Strauß, der eher selten vor einem Fressfeind davonlaufen muss, aber daraus zu schließen, dass es unmöglich ist, scheint mir übertrieben, zumal der T. rex (wegen seiner großen Beinlänge) bei 70km/h her einem Strauß bei etwa 35km/h entspricht.

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Kommentare (22)

  1. #1 zulu
    25. April 2011

    Super Artikel, danke.

  2. #2 Anke Bebber
    25. April 2011

    Wunderbar! Sehr gut zu lesen und wirklich hochinteressant!

  3. #3 Florian Freistetter
    25. April 2011

    Wie ihr seht, ist es gar nicht so einfach, die Laufgeschwindigkeit von ausgestorbenen Tieren abzuschätzen.

    Wie – du meinst die Sendung die ich letztens auf SuperRTL gesehen habe und wo sie nen T-Rex auf ein Laufband gestellt haben um seine Laufgeschwindigkeit zu messen war nicht wissenschaftlich? 😉

  4. #4 Christian A.
    25. April 2011

    Kann mich meinen Vorschreibern nur anschließen: Toller Artikel, und super Cliff-Hanger!

    Was mich irritierend fasziniert (gibts da ein gutes Wort, was die beiden zusammenfasst?), ist dass man so eine einfache Zahl (die Froude-Zahl) nehmen kann, um damit Vergleichbarkeit herzustellen. Ich meine, das wird zwar viel auch in anderen Bereichen gemacht und ist super und sehr sinnvoll, aber ich kanns immer kaum verstehen, dass das funktioniert! Damit umgeht man ja die detaillierte Betrachtung des Systems (des Tiers) und extrahiert quasi “ratenderweise” die zugrunde liegenden Prinzipien.

    Auch ein Strauß würde vermutlich nicht überleben, wenn er stolpert;

    Stimmt das wirklich? Oder kann man das nur vermuten, weil noch nie ein stolpernder Strauß beobachtet worden ist? 😉

  5. #5 Dr. Webbaer
    26. April 2011

    (…) was passieren würde, wenn ein T. rex mit einer Geschwindigkeit von 70km/h stolpern und hinfallen würde. Ihr Fazit: er würde sich die Knochen brechen und den Sturz vermutlich nicht überleben.

    Das Argument scheint gar nicht so schlecht, denn Stolpern könnte ein Gebrauchsfall gewesen sein für das gute Tier.
    Dagegen gilt aber auch, dass in Bäumen lebende Affenarten regelmäßig Ausfälle durch Abstürze zu verkraften haben, d.h. sich zu Tode stolpernde T-Rexe könnten, nun, …, natürlich gewesen sein.

    Mal ganz laienhaft zum Strauss-Dino-Vergleich angemerkt, benötigt so ein T-Rex bei vielleicht 6t Masse nicht ein wesentlich muskulöseres [1] Fortbewegungssystem und gibt es für diese Muskelbildung keine natürlich-physikalischen Grenzen?

    MFG
    Dr. Webbaer

    PS: Wieder ein guter Artikel!, natürlich.

    [1] mu, mus, musk, …, nee, ‘Muskel’ nicht im Artikel gefunden – gerade noch auf die Schnelle gefunden: https://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/0,1518,184572,00.html

  6. #6 Dr. Webbaer
    26. April 2011

    Einen Meilenstein in diesen Berechnung erreichten John Hutschinson und Mariano Garcia mit ihrem Nature-paper “Tyrannosaurus was not a fast runner”. Das schauen wir uns im zweiten Teil an…

    Aja, SR, hat sich dann wohl erledigt…

    MFG
    Dr. Webbaer

  7. #7 MartinB
    26. April 2011

    @FF
    Sooo schlecht war die Sendung gar nicht (hatte ich vor ein paar Jahren mal zumindest in teilen geguckt), die biomechanischen Grundlagen stimmten einigermaßen.

    @ChristianA
    Dass die froudezahl einigermaßen gut klappt, ist für viele lebende Tiere empirisch nachgeprüft. Einige Dinge (wie der Übergang gehen-Laufen) hängen an relativ fundamentalen Prinzipien; das wird im zweiten Teil vielleicht noch klarer werden.
    All zu genau sind solche Zahlen aber natürlich nicht – da sind schon einige zehn Prozent Spielraum drin.

    Was den stolpernden Strauß angeht – ich weiß nicht, ob schon mal jemand einem Strauß bei 60km/h ein Bein gestellt hab, aber wenn man sich anguckt, was mit einem Menschen passiert, der bei dem Tempo vom Fahrrad oder Motorrad segelt, glaube ich eher nicht, dass der Strauß da einfach aufsteht und alles ist gut. Zumindest bei Pferden weiß man ja, dass die sich gern mal nen Bein vertreten und dann arge Probleme haben. Vermutlich stolpern Strauße einfach nicht sehr oft – das ist ja letztlich mein Punkt.

  8. #8 Bjoern
    26. April 2011

    @Martin: Sehr schöner Artikel! Da bekommt man direkt Lust auf Biophysik… 😉

    Ich meine mich zu erinnern, mal irgendwo gelesen zu haben, man könnte an Knochen noch die Angriffspunkte der Muskeln identifizieren und daraus Rückschlüsse zu ziehen, wie groß die Muskeln gewesen sind. Erinnere ich mich da falsch, oder wird das tatsächlich auch so gemacht? (von Muskeln hattest du ja bisher nichts erwähnt, wie schon Herr Wb bemerkte… kommt dann wohl im zweiten Teil?)

  9. #9 MartinB
    26. April 2011

    @Bjoern
    Ja, ihr ungeduldigen, die Muskeln kommen noch.
    Die Ansatzpunkte kann man tatsächlich an den Knochen sehen – die Kollagenfasern der Sehnen laufen ein wenig in den Knochen hinein und hinterlassen Rauigkeiten, die man auswerten kann.

  10. #10 Bjoern
    26. April 2011

    @MartinB: Danke! (und Kompliment – in dem Artikel hier hast du’s geschafft, mit maximal zwei Klammer-Ebenen auszukommen… 😉 )

  11. #11 Andreas P.
    27. April 2011

    Klasse Artikel, freu mich schon sehr auf die Fortsetzung.

    Den T-Rex mit 90 km/h kann ich mir trotzdem kaum vorstellen, weniger weil es nicht möglich sondern eher weil es für mich nicht wirklich sinnvoll ist.
    Mal abgesehen von den Hochgeschwindigkeits-Beutetieren die ich nicht kenne (was nix heisst, ich hab keine Ahnung) .. wenn so ein 4-Tonnen-Urvieh mit 90 Sachen durch die Pampa fegt, der kann doch nicht bremsen (zumindest nicht schnell), der hat einen riesen Wenderadius und vor allem: der kann doch keinen angreifen. Ob er jetzt hinfällt oder in ein Beutetier ‘reinläuft … da ist er mit hinfallen warscheinlich noch besser dran.

  12. #12 MartinB
    28. April 2011

    @AndreasP
    J, die 90km/h scheinen auch mir nicht besonders plausibel. Auf der anderen Seite – wenn es keine Raubkatzen gäbe, könnten wir ein Tier für plausibel halten, dass mit solchen geschwindigkeiten über die Steppe fegt und Gazellen zu Fall bringt? Ohne entsprechende Fossilien hätte auch niemand geglaubt, dass ein fliegendes Tier mit Flügelspannweiten über 10Metern möglich ist. Insofern bin ich immer ein bisschen vorsichtig mit dem, was “plausibel” ist.

  13. #13 stl
    28. April 2011

    Sehr gelungener Artikel …
    Hieß es nicht einmal, dass der T Rex eher ein Aasfresser gewesen sein könnte, eben weil zu groß und als Jäger deswegen nicht so gelungen? Wobei es auch einige sehr große Pflanzenfresser gab. Ich erinnere mich auch etwas von einigen Funden gelesen zu haben, wo Knochen eines Raubsauriers angebrochen waren und dass man annehmen konnte, dass es durchaus zu Sturzen kam, die fatal waren (finde es online nicht, ist wohl zu lange her). Ob auf der Jagd verletzt oder beim Kampf mit Artgenossen, konnte man nicht sagen, logisch.

  14. #14 MartinB
    28. April 2011

    @stl
    Die Aasfresserthese wird eigentlich nur von John Horner vertreten, und auch das nicht mehr sehr ernsthaft. (Böse Zungen behaupten, es war vor allem ein PR-Trick…)
    Es ist für ein großes, landlebendes Tier nahezu unmöglich, als reiner Aasfresser klarzukommen. Außerdem hat man Fossilien von verheilten Bisswunden an verschiedenen Pflanzenfressenden Dinos gefunden, die eigentlich nur von einem Tyrannosaurier stammen können.

  15. #15 stl
    28. April 2011

    @MartinB
    Danke schön, und ja, das ist plausibel.

  16. #16 Dr. Webbaer
    29. April 2011

    @MartinB

    J, die 90km/h scheinen auch mir nicht besonders plausibel. Auf der anderen Seite – wenn es keine Raubkatzen gäbe, könnten wir ein Tier für plausibel halten, dass mit solchen geschwindigkeiten über die Steppe fegt und Gazellen zu Fall bringt?

    Vor Allem, wenn das gute Tier einmal kräftig auf die Vorderbeine fällt und sich so richtig wehtut (mit bis zu tödlichen Folgen). – Ist die Funktion seiner Vorderbeine eigentlich gut verstanden?

    MFG
    Dr. Webbaer

  17. #17 MartinB
    29. April 2011

    @Wb
    Die Biomechanik ist ziemlich gut erforscht (dazu gibt es ein paper im Buch “Mesozoic vertebrate Life”) – die Funktion ist nicht klar, viele Leute glauben, dass auch derart kurze aber kräftige Vrderbeine helfen konnten, die Beute zum Beißen zu fixieren.

  18. #18 Hütte, Norbert
    30. August 2011

    Hallo, habe auf einem Acker einen versteinerten Fussabdruck eines Dreizehers gefunden, kann diesen aber keinem Dino zuordnen. Frage: wo kann man sich erkundigen ob diese Versteinerung echt ist und ob es sicvh um einen wertvollen Fund handelt? Bitte um Rückinfo, m. f. G. gez. Norbert Hütte, 37339 Worbis, Goetheweg 5

  19. #19 Hütte, Norbert
    30. August 2011

    Hallo, habe auf einem Acker einen versteinerten Fussabdruck eines Dreizehers gefunden, kann diesen aber keinem Dino zuordnen. Frage: wo kann man sich erkundigen ob diese Versteinerung echt ist und ob es sicvh um einen wertvollen Fund handelt? Bitte um Rückinfo, m. f. G. gez. Norbert Hütte, 37339 Worbis, Goetheweg 5

  20. #20 Hütte, Norbert
    30. August 2011

    Hallo, habe auf einem Acker einen versteinerten Fussabdruck eines Dreizehers gefunden, kann diesen aber keinem Dino zuordnen. Frage: wo kann man sich erkundigen ob diese Versteinerung echt ist und ob es sicvh um einen wertvollen Fund handelt? Bitte um Rückinfo, m. f. G. gez. Norbert Hütte, 37339 Worbis, Goetheweg 5

  21. #21 MartinB
    30. August 2011

    Hallo Herr Hütte,
    am besten lassen Sie den Fund so, wie er ist, machen ein paar möglichst gute Fotos aus unterschiedlichen Blickwinkeln (günstig ist vermutlich leicht streifender Lichteinfall) und wenden sich an das nächstbeste Naturkundemuseum (Braunschweig zum Beispiel ist ja vermutlich nicht zu weit weg). Die Wahrscheinlichkeit, einen Dinofussabdruck auf einem Acker zu finden, ist eher klein, aber wer weiß.
    Ich bin selber kein Experte und kann deshalb nicht weiterhelfen.

  22. #22 Zacharias Fögen
    Mainz
    23. September 2013

    Hallo, ich habe mal zwei Fragen dazu.

    Hat aber nichts mit Dinosauriern zu tun. 😉

    Heißt die Froude-Zahl FR=V²/gL, dass ich auf dem Mars (angenommen nur 1/3 der Erdbeschleunigung) nur langsamer, also maximal etwa halb so schnell laufen könnte wie auf der Erde?

    und zweitens, angenommen ich wäre ein Riese von 8 Metern mit identischer Anatomie, oder ein Zwerg von einem halben Meter mit ebenfalls gleicher Anatomie, dass ich dann doppelt so schnell laufen würde bzw. halb so schnell? Oder wäre das aus anderen gesichtspunkten total unplausibel?

    Verrückte Fragen, aber naja.

    Wäre begeistert eine fundierte Antwort zu bekommen.

    Freundliche Grüße!