Fraktale Strukturen in den Ammoniten-Schalen vor Millionen von Jahren gaben den Tieren besondern Schutz vor Fressfeinden bei deren Zubeißen

CT-Scan-Rendering des Fossils eines Kosmoceras-Ammoniten. Quelle: Robert Robert Lemanis

Ammoniten sind eine Gruppe ausgestorbener Meerestiere, deren fossile Überreste heute häufig gefunden werden. Im Laufe von 350 Millionen Jahren Evolution entwickelten sie immer komplexere Schalen mit einer fraktalähnlichen Geometrie. Seit über 200 Jahren debattieren Forschende darüber, warum es diesen Trend zu immer komplexeren Schalen gab. Nun haben Forscher an der Technischen Universität Dresden mit mechanischen Simulationen Belege dafür geliefert, dass es sich wahrscheinlich um eine sehr wirksame Verteidigungsstrategie gegenüber Fressfeinden handelte.

Lange war gerätselt worden, ob vielleicht der Wasserdruck in der Tiefe der Meere, die Muskelansätze im Körper, die Gegebenheiten der Atmung oder die Möglichkeit zum Auf- und Abtauchen die Ursache für die Detailstrukturen in den Kammern im Gehäuse der Tiere darstellten.

Die Erkenntnisse des Teams um Dr. Robert Lemanis und Dr. Igor Zlotnikov vom B CUBE – Center for Molecular Bioengineering an der TU Dresden legen nun eine faszinierende Korrelation zwischen der wachsenden Komplexität der Ammonitenschale und ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Kräften nahe.

Während diese Kreaturen nämlich die Ozeane durchstreiften, schützten die Schalen sie vor Raubtieren und anderen Umweltfaktoren. Die Simulationen der Forscher zeigen, dass die fraktalen Muster in den Scheidewänden der Kammern bei punktueller Belastung eine besondere Widerstandskraft bewirken. Solche Belastungen sind typisch, wenn Fressfeinde zubeißen.

Ammonitenschalen der verschiedenen Arten sind häufige Fossilien. Foto: KHeitland / <a href="https://commons.wikimedia.org/"target="_blank">Wikimedia Commons</a>, <a href=" https://en.wikipedia.org/wiki/Creative_Commons_license"target="_blank">Creative Commons License</a>

Dabei sind die Schalen, zumindest bei den heutigen Verwandten der Tiere, vergleichsweise dünn. Das Material etwa bei dem Perlboot Nautilus ist Aragonit, eine Form des Caciumkarbonats, das den 3 Schichten Stabilität und Festigkeit gibt. Ganz innen liegt ein Perlmutt-Überzug.

Das B CUBE – Center for Molecular Bioengineering wurde 2008 als Zentrum für Innovationskompetenz (ZIK) durch die Initiative „Unternehmen Region“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung gegründet. Es ist Teil des Center for Molecular and Cellular Bioengineering (CMCB). Die Forschungstätigkeit des B CUBE konzentriert sich auf die Untersuchung lebender Strukturen auf molekularer Ebene und die Übersetzung der daraus resultierenden Erkenntnisse in innovative Methoden, Materialien und Technologien.

Science Advances

B CUBE – Center for Molecular Bioengineering

(15.08.2023)