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Evolution

Dürftig designte Flug-Dinos

Künstlerische Darstellung von Ambopteryx beim Gleitflug. (Bild: Gabriel Ugueto)

Die besten Konzepte setzen sich durch: Dieses Prinzip der Evolution prägte auch die Entwicklungsgeschichte der „tierischen Luftfahrt“. Dass es neben den Erfolgskonzepten auch eher mangelhafte „Versuchsmodelle“ gab, verdeutlicht nun eine Studie: Sie attestiert zwei Dinosauriern mit einem Fledermaus-artigen Flügeldesign eher schlechte Flugfähigkeiten. Vermutlich war ihr Bauplan kaum konkurrenzfähig und verschwand deshalb nach nur wenigen Jahrmillionen wieder. Die Ergebnisse belegen allerdings, dass die Dinosaurier vor der Entwicklung der Vögel verschiedene Flugkonzepte hervorbrachten, sagen die Wissenschaftler.

Nachdem sich die Lebewesen der Erde im Laufe der Entwicklungsgeschichte das Wasser und dann das Land erobert hatten, war schließlich auch die Luft dran: Tiere aus unterschiedlichen Entwicklungslinien haben Körperstrukturen hervorgebracht, die es ihnen ermöglichten, durch die Luft zu gleiten oder aktiv zu fliegen. Einige haben sich bekanntlich zu wahrhaften Flugkünstlern entwickelt: Viele Vögel, Fledermäuse und Insekten besitzen ausgefeilte aerodynamische Designs, die bis heute der Flugtechnik des Menschen als Vorbild dienen. Dabei scheint es Parallelen zwischen der technischen Entwicklung und den evolutionären Prozessen zu geben: Konzepte, die erfolgreich sind, setzen sich durch und bilden die Grundlage für weitere Entwicklungen. Andere Ansätze stellen sich hingegen als unterlegen heraus und verschwinden wieder.

Dinos mit Fledermaus-Flügeln

Was die Evolution der Vögel betrifft, geht man davon aus, dass sie sich aus kleinen zweibeinigen Dinosauriern entwickelt haben, die neben weiteren Anpassungen an ihren Armen schließlich immer leistungsfähiger Flügelstrukturen mit Federn hervorgebrachten. Doch zu diesem Ablauf und der Geschichte der „Versuchsmodelle“ auf diesem Weg gibt es noch immer viele offene Fragen. In diesem Zusammenhang hat sich ein internationales Forscherteam nun der Untersuchung von zwei Vertretern der mysteriösen Dinosauriergruppe der Scansoriopterygidae gewidmet, die vor etwa 160 Millionen Jahren lebten.

Frühere Untersuchungen haben ergeben, dass Yi qi („seltsamer Flügel“) und Ambopteryx am Körper ein fellartiges Gefieder besaßen, ihre Flügel aber mit Flugmembranen ausgestattet waren. Dieses Konzept ist von anderen Dinosauriern nicht bekannt, es ist hingegen typisch für die Flugsaurier und Fledertiere. Aus den Untersuchungen ging hervor, dass Yi qi und Ambopteryx auch über ungewöhnliche Knochenstrukturen in ihren Flügeln verfügten, die sie von anderen geflügelten Dinosauriern unterscheiden. Man nimmt an, dass die etwa ein Kilogramm schweren Tiere in Bäumen lebten. Bisher war allerdings unklar, welche Flugfähigkeiten das ungewöhnliche Flügelkonzept diesen Tieren verliehen hat.

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Dieser Frage ist das Forscherteam nun durch Modellsimulationen nachgegangen. Die Datengrundlage bildeten dabei Laserscans der Fossilien. Sie ermöglichten eine Rekonstruktion der Anatomie und gaben so Hinweise auf Aspekte wie Gewichtsverteilungen, Flügelspannweite und Muskelplatzierungen. Die erhaltenen Daten speisten die Forscher anschließend in aerodynamische Computermodelle ein, um zu rekonstruieren, wie Yi qi und Ambopteryx einst geflogen sein könnten.

Note mangelhaft bis ausreichend

Aus ihren Ergebnissen geht hervor: Die Tiere konnten nicht vom Boden aus starten, waren nicht zu einem aktiven Flug fähig und konnten ihre Flügel wahrscheinlich auch nicht sehr effektiv in flatternder Weise bewegen. Vermutlich konnten sie nur von Baum zu Baum gleiten. Doch nicht einmal dafür schien das Konzept optimal geeignet zu sein, wie aus den aerodynamischen Analysen ergaben. Vermutlich bewegten sich Yi qi und Ambopteryx auch dabei eher unbeholfen durch die Luft.

Aber warum haben diese Dinosaurier das ungewöhnliche, aber eher dürftige Flügelkonzept überhaupt hervorgebracht? Wahrscheinlich brachte ihnen die Fähigkeit zum Gleitflug durchaus Vorteile, erklären die Forscher. „Wenn ein Tier, aus welchem Grund auch immer, lange Strecken zurücklegen muss, ist der Gleitflug eine sehr schnelle Fortbewegungsweise“, sagt Erstautor Alexander Dececchi von der Mount Marty University in Yankton (USA). „Außerdem ist es eine sehr effektive Möglichkeit zur Flucht vor Feinden“, erklärt der Wissenschaftler. Das Flügel-Konzept von Yi qi und Ambopteryx war aber dennoch auf Dauer einfach nicht konkurrenzfähig, sind er und seine Kollegen überzeugt.

„Vor allem als sich die ersten Versionen der Vögel in die Luft erhoben, hatten diese Tiere wohl das Nachsehen“, so Dececchi. Es zeichnet sich ab, dass sie mit ihrem vergleichsweise wenig leistungsfähigen Konzept nur wenige Jahrmillionen bestehen konnten. Als sich dann die besser ausgerüsteten „Modelle“ der Evolution breit machten, verschwanden sie schließlich ganz. Das Flugsystem der Scansoriopterygidae war eine Sackgasse, resümieren Dececchi und seine Kollegen. „Wir sehen in diesem Konzept ein einzigartiges, aber gescheitertes Design, das allerdings nahelegt, dass die Eroberung der Luft im mittleren bis späten Jura dynamisch und komplex war“, so die Wissenschaftler.

Quelle: Cell Press, Fachartikel: iScience, doi: 10.1016/j.isci.2020.101574

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