Eiszeitliche Zahn- und Knochenfunde der europäischen Säbelzahnkatze

Der gebogene Eckzahn gibt ihr den Namen — und seine Länge von über 10 cm gleichzeitig einen Hinweis darauf, dass die ausgestorbene europäische Säbelzahnkatze mit unseren Hauskatzen nicht zu vergleichen ist: Die Knochen- und Zahnreste aus der Fundstelle Schöningen gehörten zum einem Jungtier mit einer Schulterhöhe von ca. 1,1 Metern und etwa 200 Kilogramm Körpergewicht, was heute der Statur eines Löwen oder eines Tigers entspricht!

Zielsetzung und Messobjekt

Die Säbelzahnkatze (Homotherium latidens) war im Altpleistozän und frühen Mittelpleistozän weit verbreitet. Entsprechend oft entdeckt man bei Ausgrabungen Überreste dieser Tiere, doch vollständige Skelettfunde sind selten. Die Funde aus Schöningen sind etwa 300.000 Jahre alt, beweisen aber noch immer in beeindruckender Weise die Gefährlichkeit ihres einstigen Besitzers. Bedrohlich auch für unsere Vorfahren, den Homo heidelbergensis, denn die Knochen- und Zahnreste aus der Fundstelle Schöningen belegen, dass unsere Vorfahren und das Raubtier zur gleichen Zeit im Areal des Schöniger Seeufers gelebt haben — und sich vermutlich sogar unmittelbar begegnet sind. 

Die Konservierung in Humusboden hat den glänzenden Zahnschmelz schwarz verfärbt, ein typisches Erscheinungsbild für tierische Überreste an diesem Fundort. Für genaue Forschungen an allen Details der nur wenige Zentimeter großen, unregelmäßig geformten Knochen- und Zahnformen werden hochpräzise dreidimensionale Aufnahmen benötigt — solch ein Digitalisierungsprojekt ruft nach dem SmartScan.

Messsystem und Aufbau

Tastende Messverfahren eignen sich nur sehr bedingt für empfindliche fossile Objekte, die beim Abtasten beschädigt werden können. Für das berührungslose Digitalisieren der Fundstücke kommt deshalb der SmartScan zum Einsatz. Durch seinen modularen Aufbau mit Schwarz-weiß- oder Farbkameras in verschiedenen Auflösungen lässt sich dieser AICON Weißlichtscanner genau auf die Bedürfnisse der Anwender und ihrer Projekte anpassen. 

Das dreidimensionale Erfassen erfolgt mit zwei 5 Megapixel-Farbkameras. Für die Zähne wird die Messfeldgröße 60 mm, für den Knochen 125 mm verwendet. Diese Konfigurationen des Streifenlichtscanners eignen sich besonders gut zur detaillierten Aufnahme von Artefakten mit einer Größe von etwa 20 cm bis zu weniger als 5 cm. Ein Drehteller erleichtert zudem das lückenlose Scannen der Fundstücke.

Arbeitsablauf

Die schwarzen, glänzenden Zahnoberflächen zu erfassen ist eine besondere Herausforderung für einen Scanner, zumal kein Mattierungsspray eingesetzt wird. Nach der Systemkalibrierung startet das 3D Vermessen mit dem SmartScan. Der Digitalisierungsprozess besteht aus mehreren Messsequenzen. Anschließend berechnet die AICON Software OptoCat aus den Einzelbildern das vollständige digitale Abbild des Fundstücks mit all seinen noch so kleinen Merkmalen. Das präzise 3D Zahnmodell bildet die ideale Grundlage für detaillierte Untersuchungen wie auch zur Dokumentation und Archivierung. 

Die im SmartScan eingebauten Farbkameras erfassen mit der Form auch gleichzeitig die Textur der Fundstücke. Diese Textur lässt sich in hoher Auflösung auf die digitalen Objektdaten übertragen — ein einfacher Arbeitsschritt im Texture Mapping-Modul der OptoCat Software.

Ergebnis

Der SmartScan erfasst hochempfindliche paläontologische Fundstücke berührungslos, schnell und hochpräzise. Durch Forschungsarbeiten am digitalen Abbild wird das wertvolle Fundstück geschont, wobei die dreidimensionalen Scandaten sogar detailgenauere Untersuchungen der Zahnoberflächen erlauben als es am Original möglich ist. 

Das Texture Mapping lässt sich sowohl mit den internen Bildern des SmartScan als auch mit Aufnahmen einer beliebigen externen Digital-kamera durchführen. Dabei bieten die externen digitalen Daten vielfältige Möglichkeiten beim Erfassen einer Textur sowie einen großen Freiraum bezüglich der Pixelauflösung, dem professionellem Beleuchten und dem Bearbeiten der Rohdaten mit Farbmanagement. Zudem ist es möglich, die 3D Daten eines monochromen Sensors mit Farbbildern zu ergänzen oder mit multispektralen Daten (UV, IR usw.) zu arbeiten. 

Mit dem OptoCat Texture Mapping-Modul erhält das 3D Modell eine verbesserte Farbwiedergabe, einen deutlicheren Kontrast und eine höhere Texturauflösung — und damit eine deutlich realistischere Darstellung des Originalobjekts als es die bloßen Vertexfarben der Scannerkameras erreichen.

 
Wir bedanken uns beim Paläon Schöningen und dem Landesmuseum Hannover für das freundliche Bereitstellen des Informations- und Bild-materials für diesen Anwenderbericht.