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Die Fressweise von Stegosaurus und verwandten Arten unterscheidet sich von der anderer pflanzenfressender Vogelbeckendinosaurier. Diese besaßen Zähne, mit denen sie Pflanzenmaterial zermahlen konnten, und einen Kiefer, der sie zu kauartigen Bewegungen befähigte. Im Kontrast dazu hatten Stegosaurier kleine, gesägte Zähne zum Zerquetschen des Pflanzenmaterials und einen Kiefer, der wahrscheinlich nur einfache Bewegungen zuließ und nicht zum richtigen Kauen geeignet war.
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Trotzdem müssen Stegosaurier sehr überlebensfähig gewesen sein, da sie im Jura geographisch weit verbreitet gewesen sind. Paläontologen vermuten, dass Stegosaurier sich von Moosen, Farnen, Palmfarnen, Koniferen oder Früchten ernährt haben. Dazu verschluckten sie wahrscheinlich Gastrolithen – Steine, die im Magen bei der Zerkleinerung der Nahrung halfen, in derselben Art und Weise, wie es einige rezente, nicht zum Kauen befähigte Tiere wie Vögel oder Krokodile tun. Abweiden von Gras, wie man es bei vielen modernen herbivoren Säugetieren sehen kann, wäre für Stegosaurus nicht möglich gewesen – die ersten Gräser tauchten erst in der Kreide auf, lange nachdem der Stegosaurus ausgestorben war.