EvolutionDie Tragflächen des Archaeopteryx waren recht primitiv

Wie entwickelten heutige Vögel ihr perfektes Gefieder, um in die Luft aufzusteigen? Neue Analysen von Urvögeln zeigen, dass diese noch glitten statt wirklich zu fliegen. von dapd

Bei den Flügeln des Urvogels Archaeopteryx hat die Evolution noch geübt: Form und Struktur unterschieden sich deutlich von den ausgereiften Flügeln heutiger Vögel, waren aber dennoch schon geeignet, um damit zu fliegen. Das hat ein internationales Forscherteam festgestellt, als es die Fossilien mehrerer Urvögel und gefiederter Dinosaurier näher untersuchte.

Demnach fehlten dem Archaeopteryx und dem gefiederten Dinosaurier Anchiornis die säuberlich gestaffelten Deck- und Schwungfedern ihrer heutigen Nachfahren. Stattdessen lagen bei ihnen die noch sehr dünnen Federn in mehreren, fast gleich langen Schichten übereinander, wie die Forscher im Wissenschaftsmagazin Current Biology berichten . Diese Struktur machte die frühen Flügel trotz der dünnen Federn tragfähig, erschwerte aber vermutlich Starts vom Boden aus und langsames Fliegen. Dies würde dafür sprechen, dass die ersten gefiederten Dinosaurier und Vögel zunächst von Bäumen aus durch die Luft glitten, bevor sie richtig fliegen lernten, sagen die Wissenschaftler.

"Der Vogelflügel ist eine der bemerkenswertesten Erfindungen der Natur", schreiben Nicholas Longrich von der Yale University und seine Kollegen. Aus den Vorderbeinen der Dinosaurier habe die Evolution innerhalb einiger Millionen Jahre eine hocheffiziente gefiederte Tragfläche gebildet, die ihre Spanne, Form und Fläche in Sekundenschnelle an Flugmanöver anpassen könne. Bisher sei man davon ausgegangen, dass auch die frühen Vögel schon ähnliche Flügel besaßen wie die heutigen. Aber durch genaue Untersuchung der Fossilien ergebe sich nun ein anderes Bild.

Ähnliche Flüge wie heute noch Pinguine?

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Bei modernen Vögeln bilden die langen, stabilen Hand- und Armschwingen die Haupttragflächen. Nur an ihrer Basis werden sie von sehr viel kürzeren Deckfedern überdeckt. Diese gestaffelte Struktur macht es ihnen möglich, die Schwungfedern gezielt auseinander zu spreizen, um bei langsamem Flug mehr Auftrieb zu erzeugen. Zudem können die heutigen Vögel ihre Schwungfedern schräg stellen, sodass beim Aufwärtsschwingen der Flügel Lücken entstehen. Dadurch kann Luft hindurchfließen, und der Kraftaufwand vor allem beim flatternden Langsamflug reduziert sich.

Zeitalter

Die Saurier entwickelten sich nach neuesten Erkenntnissen vor etwa 243 Millionen Jahren im Mesozoikum (Erdmittelalter). Es wird in drei Perioden unterteilt: die Trias, der Jura und die Kreide. Die Trias, in dem fast die gesamte Landmasse im Superkontinent Pangea zusammengefasst war, bezeichnet die Zeit von 251 Millionen bis 200 Millionen Jahre. Auf die Trias folgte der Jura von 200 bis 145 Millionen Jahren, in dem der Urkontinent auseinanderbrach und sich langsam in die heutigen Kontinente aufteilte.

Infografik
Warum starben die Dinosaurier aus? Klicken Sie auf das Bild, um die Infografik als PDF herunterzuladen.

Warum starben die Dinosaurier aus? Klicken Sie auf das Bild, um die Infografik als PDF herunterzuladen.  |  © Niels Schröder

Anschließend folgte die Zeit der Kreide vor 145 bis 65 Millionen Jahren. Mit dem Ende der Kreide wurden fast alle Saurier ausgerottet. Da man die Vögel als Nachfahren einer Gruppe der Saurier ansieht, sind sie jedoch streng genommen nicht vollständig ausgestorben.

Von den Reptilien, die damals auf der Erde vorkamen, überlebten zum Beispiel die Krokodile, Schlangen, Eidechsen und die Schildkröten.

Die Pflanzenwelt veränderte sich während dieser Zeit dramatisch. Von einstigen Landschaften mit Nadelwäldern und Ginkobäumen wandelte sich das Bild in der Kreidezeit zu Laubwäldern und Buschlandschaften. Dafür verantwortlich war die Entwicklung der Blütenpflanzen in der frühen Kreidezeit.

Systematik

Zu den Sauriern zählt man die Saurischia (Echsenbeckendinosaurier), zu denen die meist fleischfressenden Theropoden und die zumeist pflanzenfressenden Sauropoden gehören, sowie die Ornithischia (Vogelbeckendinosaurier), deren Gruppe hauptsächlich Pflanzenfresser umfasst. Die meist in Büchern abgebildeten Meeressaurier und Flugsaurier gehören systematisch nicht zu den Dinosauriern.

Erscheinungsbild

Über das Aussehen der Saurier sind die Wissenschaftler sich größtenteils einig. Die Rekonstruktionen aus versteinerten Knochen und Hautfetzen lassen ein ziemlich genaues Bild der damaligen Bewohner entstehen. Allerdings gibt es keine Sicherheit über mögliche Haare, Federn und Farbe. Neueste Erkenntnisse lassen vermuten, dass viele Arten Borsten oder Federn besaßen, die teilweise interessante Färbungen aufwiesen. Pigmentzellen wurden in Borsten- und Federversteinerungen gefunden.

Verhalten

Über die Physiologie, das Verhalten und die Entwicklung kann meist nur spekuliert werden. Hier müssen sich die Wissenschaftler häufig auf Vergleiche mit heutigen Tierarten verlassen. Eine strittige Frage war, ob die Saurier wechselwarme Tiere waren oder nicht. Nach Vergleichen der Anatomie und der aufrechten Körperhaltung der Saurier, die den der warmblütigen Säugetiere und Vögel entspricht, gehen die meisten Forscher davon aus, dass die Saurier aktiv ihre Körpertemperatur über der Umgebungstemperatur halten konnten. Ihre aufrechte Haltung sei ein Indiz für eine Anpassung an dauerhaftes Laufen, was nur mit einer erhöhten Stoffwechselrate zu bewerkstelligen gewesen wäre.

Ob die Saurier Herdentiere waren, lässt sich ebenfalls nicht eindeutig feststellen. Wissenschaftler vermuten, dass die großen Räuber eher Einzelgänger waren, Pflanzenfresser sich lieber in größeren Gruppen aufhielten, um sich gegenseitig Schutz zu bieten. Es gibt aber auch Hinweise, dass kleinere Raubsaurier in Gruppen gejagt haben könnten.

Brutpflege betrieben aber offenbar die wenigsten der Ur-Echsen. Paläontologen entdeckten zwar Nester mit versteinerten Eiern, fanden aber keine Belege dafür, dass sie von den adulten Tieren betreut wurden.

Aussterben

Zum Aussterben der Saurier gibt es mehrere Theorien. Eine geht davon aus, dass ein großer Asteroid die Erde traf und die Folgen das Schicksal der Urzeittiere besiegelte. Die Tiere, die nicht sofort starben, fielen der Veränderung des Klimas zum Opfer.

Einer anderen Theorie zufolge hätte der Ausbruch mehrerer Vulkane das weltweite Klima so stark verändert, dass die Saurier nicht mehr überlebensfähig waren. Durch die Verdunkelung der Atmosphäre durch Staub und Asche könnte auch die Nahrung der Pflanzenfresser verschwunden sein. Die Fleischfresser verhungerten ohne ihre Beutetiere.

Eine weitere Theorie besagt, dass eine weltweite Epidemie die Saurier auslöschte. Diese These ist allerdings stark umstritten, da ein solches Virus für praktisch alle Arten fatale Folgen hätte haben müssen.

Auch die Säugetiere könnten zum Aussterben der Saurier beigetragen haben, indem sie in Konkurrenz um die Nahrung traten und somit die ökologische Nische der Saurier besetzte. Das vermehrte Auftreten von Blütenpflanzen könnte die Nahrung verknappt haben. Daher könnten die Saurier trotz des üppigen Nahrungsangebots verhungert sein.

Die letzten drei Theorien sind allerdings als einzige Ursache sehr umstritten. Mehrere Gründe könnten auch zusammen verantwortlich sein. Dies ist anzunehmen, denn die Saurier hatten bereits die gesamte Erde und viele verschiedene Lebensräume besiedelt und sich angepasst.

Rekorde

Die Urechsen haben erstaunliche Eigenschaften besessen. Der größte unter ihnen, der Argentinosaurus, war an die 45 Meter lang und wog bis zu 80 Tonnen.

Die Schnellsten, zu denen auch der Ornithomimus gehört, erreichten möglicherweise Geschwindigkeiten von mehr als 60 Stundenkilometern.

Die längsten Krallen hatte der Deinocheirus mit etwa 30 Zentimetern. Von ihm gibt es allerdings kein komplettes Skelett. Nur die vorderen Extremitäten sind als Fossilien gefunden worden.

Das größte bekannte Saurier-Ei gehört der Spezies Hypselosaurus. Es war bis zu 30 Zentimeter groß.

Einer der besten gepanzerten Saurier war der berühmte Triceratops, ein etwa neun Meter langer Vierbeiner mit einem Kopf, auf dem eine Knochenplatte und drei Hörner saßen.

Der vor rund 150 Millionen Jahren lebende Urvogel Archaeopteryx und sein um rund zehn Millionen Jahre älterer Verwandter, der gefiederte Dinosaurier Anchiornis huxleyi , beherrschten diese Flugmanöver noch nicht. Denn ihre Flügelstruktur habe dies ausgeschlossen, berichten die Forscher. An den Fossilien des Archaeopteryx lasse sich erkennen, dass dieser lange Deckfedern besaß, die die Schwungfedern fast vollständig überdeckten.

"Anchiornis hatte zahllose einfache, bandartige Federn, die sich dicht überlappten – so etwas Ähnliches finden wir heute nur noch bei den Pinguinen", sagt Longrich. Die Flügel beider Vogelvorfahren seien damit weder zum Spreizen noch zum Schrägstellen der Schwungfedern geeignet.

Einen Vorteil hatte die primitive Schichtung der Federn jedoch: "Die Flügelstruktur von Archaeopteryx und Anchiornis erklärt, warum sie trotz ihrer dünnen, wenig tragfähigen Federn fliegen konnten", konstatieren die Forscher. Denn die in mehreren Schichten übereinander liegenden Federn stabilisierten sich gegenseitig und bildeten daher eine zwar dicke, aber stabile Tragfläche. "Wir können nicht davon ausgehen, dass diese Flügel schon so funktionierten wie diejenigen der heutigen Vögel", sagen Longrich und seine Kollegen. Stattdessen habe sich die Funktion der Flügel zusammen mit ihrer Struktur langsam weiterentwickelt – vom gefiederten Dinosaurier Anchiornis über den Archaeopteryx und seine Nachfahren bis hin zu den heutigen Vögeln.

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Leserkommentare
  1. Archaeopterix war kein "Urvogel". Die Abspaltung erfolgte schon früher, er steht in einer parallelen Linie der gefiederten Dinos. Man hat ältere, vogelähnlichere Skelette gefunden.
    Archaeopterix nutzte seine Flügel wahrscheinlich, um schneller Laufen zu können, gleichsam als Antriebshilfe. Seine "Flügel" waren deshalb nicht auf den Flug ausgelegt.

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  • Quelle ZEIT ONLINE, dapd
  • Schlagworte Dinosaurier | Evolution | Vogel | Erfindung | Natur
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