Funktionsmorphologische Veränderungen und Funktionalitätserhaltung in bunodonten, selenodonten und secodonten Gebissen

Abstract

Innerhalb der Mammalia haben sich verschiedenste Gebisstypen entwickelt. Die Ausbildung von scherenden, schneidenden und quetschenden Oberflächenstrukturen auf der postcaninen Zahnreihe macht die Säugetierbezahnung zu einem effizienten Werkzeug für die Zerkleinerung unterschiedlichster Nahrungskomponenten. Die funktionellen Strukturen arbeiten dabei während der Masikation antagonistisch im Ober- und Unterkiefer, wobei Attrition und Abrasion einen steten Abrieb an Zahnmaterial bedingen. Gemeinsam mit Zahnwechsel und Zahndurchbruch unterliegt die Bezahnung der Säugetiere im Laufe des Lebens somit ständigen Veränderungen der okklusalen Oberfläche. Am Beispiel der drei morphologisch unterschiedlichen bunodonten, selenodonten und secodonten Zahntypen, wird die Entwicklung der Scherkanten, Schneidkanten und Höcker-Becken-Systemen auf der okklusalen Oberfläche aufgezeigt, und somit der Funktionalitätsaufbau und die Funktionalitätserhaltung im Gebiss der Mammalia nachvollzogen.<br /> Für die Ausbildung und Erhaltung eines funktionellen Gebisses ist der Zahnabrieb mit der Freilegung der sekundären Oberfläche essentiell. Aufgrund einer hohen Druck- und Bruchresistenz bedingen vor allem faserige und elastische Nahrungskomponenten eine effiziente Zerkleinerung durch Scherkräfte. Die Kantenschärfe ist dabei nicht von vornherein gegeben, sondern entwickelt sich mit dem ersten Einschleifen. In der selenodonten Bezahnung führt der erste Einschliff aufgrund einer relativ dünnen Schmelzoberfläche zu einer schnellen Freilegung der sekundären Oberfläche, was eine Verdoppelung der Scherkanten und somit eine enorme Effizienzsteigerung mit sich bringt. Die Schärfe der Kanten wird durch das stete Nachschleifen aufgrund von Attrition lange aufrechterhalten. Auch in der bunodonten Bezahnung spielt Attrition und Abrasion bei der Funktionalitätsbildung und –Erhaltung eine entscheidende Rolle. In vielen primitiveren bunodonten Formen wird aufgrund eines relativ dicken Schmelzes die primäre Oberfläche sehr lange aufrecht erhalten und somit einer starken Abnutzung entgegenwirkt. Dies verhindert eine Abflachung der Zahnhöcker und die quetschende Funktionalität von Höcker-Becken-Systemen bleibt bestehen. Im Gegensatz dazu zeigen weiter entwickelte bunodonte Formen, dass eine relativ schnelle Freilegung der sekundären Oberfläche mit einer Funktionalitätssteigerung des Gebisses einhergehen kann. Neben den quetschenden Strukturen, werden durch die Schmelzberandungen der exponierten Dentinbecken auch scherende Elemente auf der Zahnoberfläche bereitgestellt, was eine Multifunktionalität begünstigt.<br /> Für die Funktionalitäts- und Effizienzerhaltung im Alter ist des Weiteren die Dauer des Zahnwechsels von entscheidender Bedeutung. Ein relativ langsames Nachschieben der einzelnen postcaninen Zahnpositionen erlaubt eine sukzessive Abnutzung der Zahnreihe, was die Ausbildung einer multifunktionalen Bezahnung und eine lange Funktionalität begünstigt. Auch in der selenodonten Bezahnung finden sich Anpassungen zur Etablierung eines langen Zahnwechsels. Vor allem in hypsodonten Bezahnungen können aufgrund der Abrasionsresistenz die Milchzähne länger funktional im Kiefer bestehen. Dadurch erfolgt der Einschliff der permanenten Zähne vergleichsweise spät, was die Lebensdauer der Bezahnung bis in die letzten Altersphasen ausdehnt. <br /> Zahnabrieb zeichnet somit nicht nur den Verlust und Zerfall der okklusalen Oberfläche nach, sondern wirkt sich entscheidend auf die Ausbildung und Aufrechterhaltung der funktionalen Strukturen aus. Zusammen mit Zahndurchbruch und Zahnwechsel wird somit in vielen Arten eine funktionelle und effiziente Zahnreihe über die gesamte Lebenszeit hinweg aufrechterhalten.

<strong>Morphological changes and functional preservation in bunodont, selenodont, and secodont dentitions</strong><br /> In the mammalian species different tooth types are developed. Shearing, cutting and crushing elements on the occlusal surface allow the efficient fractioning of a great variation of food for energy requirement. Tooth exchange, tooth eruption and tooth wear caused by attrition and abrasion, lead to an alteration in the occlusal surface, what can affect the functionality of the whole tooth row. This study analyzes the functional preservation of shearing, cutting and crushing elements in bunodont, selenodont and secodont dentitions throughout the entire life time, to reflect the efficiency of the postcanine mammalian tooth row. <br /> Tooth wear and the exposure of the secondary occlusal surface is essential for the formation and the retention of the functionality in the tooth row. Because of their crushing resistance, shearing forces are needed to chop fibrous or elastic soft food items. Therefore, sharp edges are established especially in herbivorous and carnivorous species. In the selenodont dentition the exposure of the secondary surface supports the duplication of shearing edges with an increase of the efficiency of the postcanine tooth row. Furthermore, attritional wear enables the self-sharpening progress of shearing edges during the whole life time, best shown in the carnassials of hyper carnivorous species. Also in the bunodont dentition wear is essential for the developing and preservation of a functional tooth row. The primary occlusal surface is kept for a long time in many primitive bunodont species to achieve the crushing cusps and basins. In contrast, some derived bunodont forms show an increased functionality with the exposure of the dentine. Enamel edges surrounding the dentine permit shearing functionality in the postcanine tooth row what leads to a multifunctional dentition with crushing and shearing elements.<br /> In addition, a long lasting tooth exchange with a slow indention of the single tooth positions benefits a successive wear in the postcanine tooth row. Therefore, teeth in different wear stages require shearing in the mesial part and crushing in the more distal part of the postcanine tooth row. During life time these functional areas move from mesial to distal on the occlusal surface and are kept until late age stages. In the selenodont dentitions, especially in hypsodont species, a long lasting tooth replacement is developed. The greater amount of tooth material enables the long consistency of the deciduous teeth, whereby the permanent teeth come into wear relatively late. That expands the functionality of the tooth row for a comparably long time. <br /> In all tooth types, wear and tooth exchange are essential for the preservation of functionality in the tooth row. Therefore, tooth wear does not only imply the degeneration of teeth but allows the functionality of the dentition and offers the possibility of functional changes.