Functional cranial morphology of archaeocete and mysticete whales, and the potential loss of cranial asymmetry in relation with the evolution of low-frequency hearing in baleen whales

• Applicant: Privatdozent Dr. Oliver Hampe, since 8/2016
• Subject Area: Palaeontology
• Term: from 2012 to 2017
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 231473506

Wale entwickelten sich aus kleinen terrestrischen Paarhufern, und alle Neoceti (Zahn- und Bartenwale) stammen von eozänen Archaeoceten ab. Bei den Zahnwalen (Odontoceti) ist gerichtete Schädelasymmetrie gut untersucht und steht vermutlich in Zusammenhang mit der Doppelfunktion des Nasenapparates bei der Atmung und der Erzeugung hochfrequenter Töne (Echolot). Neue Studien zeigen, dass die Schädel von Archaeoceten ebenfalls gerichtete Asymmetrie aufweisen und dass diese wahrscheinlich mit dem Richtungshören mittlerer bis hoher Frequenzen unter Wasser zusammenhängt. Bisher wurde angenommen, dass Bartenwale (Mysticeti), die niedrigfrequente Töne erzeugen und hören, symmetrische Schädel besitzen. Die Arbeitshypothese des beantragten Projektes ist, dass die Symmetrie von Schädeln moderner Mysticeten – falls diese tatsächlich symmetrisch sind – sekundär ist und dass Asymmetrie im Laufe der Mysticetenevolution reduziert wurde, als sich die Fähigkeit zum Hören niedriger Frequenzen entwickelte.In Bezug auf laufende Untersuchungen und in Zusammenarbeit mit weiteren Wissenschaftlern zielt dieses Projekt darauf ab, die Evolution und funktionelle Morphologie der Schädelasymmetrie bei Walen zu verstehen und mit gehörten Frequenzen in Verbindung zu bringen. Zu diesem Zweck sollen neben konventioneller Röntgen-Computertomographie (CT) und Laser Scanning auch Neutronen-CT und Photogrammetrie eingesetzt werden, um dreidimensionale (3D) Modelle von archaeoceten und mysticeten Schädeln zu erzeugen. Anhand dieser soll Asymmetrie mithilfe morphometrischer Ansätze quantifiziert werden. Gleichzeitig wird die innere Anatomie ausgewählter Schädel untersucht, um mögliche Verbindungen von Asymmetrie und der Entwicklung bzw. Reduktion cranialer Strukturen, insbesondere in Zusammenhang mit Pneumatisierung und Lauterzeugung, festzustellen. Diese Studie wird Erkenntnisse zu den Mechanismen der Evolution und Diversifikation der Wale liefern und besonders Veränderungen terrestrischer cranialer Strukturen im Rahmen der Anpassung an eine aquatische Umwelt und Spezialisierungen innerhalb dieser erklären. Generell werden Hinweise bezüglich ähnlicher Mechanismen in anderen sekundäraquatischen Wirbeltieren erwartet.Im Anschluss soll eine Evaluierung der genutzten Scanning- und Visualisierungsmethoden erfolgen, um eine effizientere Anwendung dieser in zukünftigen paläontologischen Studien zu ermöglichen.

• DFG Programme: Research Grants
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Julia M. Fahlke, until 8/2016