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Erde+Klima

Wie Flugsaurier ihre Flugleistung verbesserten

Pterosaurier
Muskelstränge an der Schulter machte Pterosaurier aerodynamischer. (Bild: Alex Boersma)

Wenn sich Flugsaurier in die Lüfte erhoben, bot ihnen ihr Körperbau offenbar einen wichtigen Vorteil: Spezielle Muskeln am Flügelansatz formten den Saurierkörper so, dass er einen möglichst geringen Luftwiderstand erzeugte. Das zeigt eine neue Studie, die die Weichgewebe eines gut erhaltenen Flugsauriers aus Süddeutschland analysiert hat. Den Forschern zufolge könnte die entsprechende Muskelpartie den Flügelschlag zudem kräftiger und besser justierbar gemacht haben.

Flugsaurier waren die ersten Wirbeltiere, die aus eigener Kraft fliegen konnten. Rund 160 Millionen Jahre lang beherrschten sie die Lüfte. Wie genau die teils riesigen Reptilien diese Herausforderung meisterten, ist allerdings nach wie vor in weiten Teilen unbekannt. Bisherige Untersuchungen haben beispielsweise bereits gezeigt, dass die Pterosaurier besonders leichte und dennoch stabile Knochen hatten. Viele Untersuchungen, die weitere Aufschlüsse über die Anatomie und Evolution der Flugsaurier geben, sind allerdings erst durch moderne Techniken möglich geworden.

Aerodynamische Form

Ein Team um Michael Pittman von der Universität Hong Kong hat nun mit Hilfe eines speziellen Scanverfahrens die Muskulatur eines fossilen Pterosauriers sichtbar gemacht. Das Exemplar, das sie untersuchten, stammt aus einer Kalkformation in Süddeutschland, dem Solnhofer Plattenkalk, und wird in der Bayerischen Staatssammlung für Paläontologie in München aufbewahrt. Um die empfindlichen Weichteile sichtbar zu machen, nutzten die Forscher ein Verfahren namens laserstimulierte Fluoreszenz. Dabei bestrahlten sie das Fossil mit einer speziellen Art von Laserlicht, das die versteinerten Gewebe dazu anregte, in verschiedenen Farben zu fluoreszieren.

Pterosaurierfossil
Pterosaurier-Fossil. Die muskuläre Schulterverkleidung ist in hellrosa zu erkennen. (Bild: Michael Pittman

Deutlich zeichnete sich dabei eine Muskelstruktur ab, die sich vom Hals des Pterosauriers über die Schultern bis hin zum Flügelansatz zog. „Diese Muskeln sorgen für einen breiten Umriss des Tieres, um den Luftstrom über die Flügel zu glätten und den Luftwiderstand zu verringern“, schreiben Pittman und seine Kollegen. Die Muskeln erfüllten beim Pterosaurier offenbar eine ähnliche Funktion, wie heute aerodynamische Verkleidungen an Flugzeugen. „Bei der Herstellung von Flugzeugen bemühen sich die Ingenieure, den Luftwiderstand zu minimieren, indem sie stromlinienförmige Profile schaffen“, erklären die Forscher. „Dazu bringen sie unter anderem aerodynamische Verkleidungen an glatten Formen und Kanten des Flugzeugs an. Bei den Verkleidungen handelt es sich in der Regel um gekrümmte Abschnitte, die die Luftströmung gleichmäßig über die Struktur leiten, was den Profilwiderstand verringert.“

Muskeln mit dreifachem Vorteil

Ähnliche Formoptimierungen sind auch von heutigen Flugtieren bekannt. So haben heutige Vögel aerodynamisch optimiertes Gefieder am Übergang vom Hals zum Flügelansatz, und Fledermäuse haben ein besonders dickes Fell im Nacken, das ebenfalls den Luftfluss um ihren Körper verbessert. „Im Gegensatz zu Fledermäusen und Vögeln war die Flügelwurzelverkleidung der Pterosaurier einzigartig, da sie hauptsächlich aus Muskeln und nicht aus Fell oder Federn bestand“, so Pittman und seine Kollegen.

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„Die Verkleidungsmuskulatur könnte zur Flügelanhebung und/oder zur Bewegung des Vorderflügels während des Fluges beigetragen haben“, schreiben sie. „Das lässt auf eine zusätzliche Krafterzeugungsfunktion schließen.“ Die Muskelpartie könnte demnach gleich drei Vorteile beim Fliegen geboten haben: Weniger Luftwiderstand, bessere Kontrolle der Flügelposition und mehr Kraft beim Flügelschlag. Den Autoren zufolge unterstützt ihr Ergebnis die Annahme, dass der von ihnen untersuchte Pterosaurier ein wendiger Flieger war, der wahrscheinlich Insekten gejagt hat. Die Studie unterstreiche zudem, wie neue Techniken dabei helfen können, die Fluganatomie und -evolution von Pterosauriern besser zu verstehen.

Quelle: Michael Pittman (Universität von Hong Kong) et al., Proceedings of the National Academy of Sciences, doi: 10.1073/pnas.2107631118

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