Warum sind Meeressäuger so groß? - wissenschaft.de
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Nachgefragt Umwelt+Natur

Warum sind Meeressäuger so groß?

Im Rahmen der Studie wurden Daten zu 3859 lebenden und 2999 fossilen Säugetierarten ausgewertet. (Bild: Steve Castillo)

Wasser trägt – da können sich Tiere große Körper leisten, könnte man meinen. Doch die Entwicklung der Größe von Wal und Co hatte offenbar einen anderen Hintergrund, sagen Forscher. Am unteren Ende der Skala wird die Größe von Meeressäugern demnach von der Fähigkeit des Körpers begrenzt, die Wärme in dem kalten Medium zu halten. Was das obere Ende der Skala betrifft, zeigt sich: Stark steigender Energiebedarf eine weitere Größenzunahme.

Wieso sind Tiere so groß wie sie sind? Warum entwickelten sich einige Arten im Lauf der Evolution zu Giganten, während andere zu Winzlingen schrumpften? Prinzipiell steckt hinter solchen Entwicklungen stets ein Selektionsprozess. War es für ein Wesen in seinem Lebensraum vorteilhaft, groß zu sein, konnten sich entsprechende Individuen besser vermehren. Dieser Trend ließ Arten wachsen, bis der Faktor Größe ausgereizt war und ein weiteres Wachstum keine Vorteile mehr brachte. Das gleiche Prinzip konnte umgekehrt auch zu einem Schrumpfen führen.

Was steckte hinter den Entwicklungstrends?

Eine der Triebfedern kann sowohl bei Größenzunahme als auch bei Abnahme im Lauf der Evolution beispielsweise der Schutz vor Feinden darstellen. Es kann vorteilhaft sein, besonders massig und wehrhaft oder aber winzig und flink zu sein. Irgendwann kommt es zu einem Entwicklungstrend in eine dieser beiden Richtungen. Oft ist aber der Grund für eine evolutionäre Entwicklung nicht immer so deutlich. Ein Forscherteam um Will Gearty von der Stanford University hat sich in diesem Zusammenhang  mit der Frage befasst, was hinter der Entwicklung der Körpergrößen bei den Meeressäugern gesteckt hat.

Grundsätzlich ist dabei erst einmal festzustellen, dass die verschiedenen Gruppen dieser Wesen aus ganz unterschiedlichen Entwicklungslinien landlebender Säugetiere hervorgegangen sind: Robben und Seelöwen teilen Vorfahren mit den Hunden, Seekühe sind hingegen mit Elefanten verwandt, und Wale und Delfine sind aus urtümlichen Huftieren hervorgegangen. Diese Entwicklungsgeschichten sind durch Fossilien recht gut belegt. Mit diesen haben sich die Forscher im Rahmen ihrer Studie auch intensiv befasst. Sie sammelten Daten zu 3859 lebenden und 2999 fossilen Säugetierarten, die mit einem aquatischen Lebensstil verknüpft sind.

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Sie analysierten die Informationen über Körperformen und Lebensweise durch eine Reihe von Modellen, um Zusammenhänge aufzudecken. „Der Schlüssel zum Verständnis ist, wie diese Arten miteinander verwandt sind und wie viel Zeit zwischen verschiedenen evolutionären Verzweigungsereignissen verstrichen ist“, sagt Gearty. „So konnten wir Einschätzungen entwickeln, welche Körpergrößen die Vorfahren heutiger Arten hatten und welche evolutionären Faktoren am besten zu dem passen, was wir heute sehen“.

Ein Kompromiss stellt sich ein

Die Forscher stellten zunächst fest: Wenn sich Landtiere an ein Leben im Wasser anpassten, entwickelten sie sehr schnell eine Körpergröße, die im Durschnitt bei etwa 500 Kilogramm lag. Es schien sich dabei um einen Optimalwert gehandelt zu haben, sagen die Forscher. Offenbar war Größe für das Leben im Wasser günstig, aber nur bis zu einem bestimmten Punkt. Um ihn zu erreichen, haben Meeressäuger mit hundeartigen Vorfahren deutlich mehr zugelegt als diejenigen mit bereits relativ großen Ahnen, zeichnete sich ab.

Der Grund für die Größenzunahme ist den Forschern zufolge der erhöhte Wärmebedarf im Element Wasser. „Wenn ein Tier klein ist, verliert es relativ viel Wärme an das Wasser. So ist es schwer, genügend Nahrung zu finden, um diese Energie bereitzustellen“, erklärt Co-Autor Jonathan Payne. Auf der anderen Seite steigt aber auch der Energiebedarf des Körpers bei Zunahme der Masse an. Dieser Effekt muss durch den Erfolg bei der Nahrungsaufnahme ausgeglichen werden. 500 Kilogramm Gewicht scheint vor diesem Hintergrund ein günstiger Mittelweg zu sein, sagen die Forscher. „Im Grunde sind Tiere Maschinen, die Energie benötigen, um zu funktionieren. Dieses Bedürfnis nach Energie setzt harte Grenzen dafür, was Tiere tun können und wie groß sie sein dürfen“, sagt Co-Autor Craig McClain vom Louisiana Universities Marine Consortium.

Doch wie sind dann die extremen Ausnahmen von dieser Regel zu erklären? Denn einige der Giganten unter den Meeressäugern bringen bekanntlich viel mehr als 500 Kilogramm auf die Waage. Den Forschern zufolge ist es manchen Arten gelungen, sich sehr ergiebige Nahrungsquellen zu erschließen, was dann eine weitere Gewichtszunahme ermöglichte. Der Pottwal bildet dabei das Extrem bei den Zahnwalen. Noch größere Körperformen hat nur noch die Entwicklung einer neuen Ernährungstechnik ermöglicht: Wie die Forscher erklären, haben es die riesigen Bartenwale durch das Filtern von Plankton geschafft, so viel Nahrung aufnehmen zu können, dass sie sich den Gigantismus leisten konnten. „Der einzige Weg, um so groß wie die Bartenwale zu werden, ist die Effizienz der Nahrungsaufnahme grundlegend zu ändern“, sagt Gearty.

Quellen: Stanford’s School of Earth, Fachartikel: Energy & Environmental Sciences, PNAS doi: 10.1073/pnas.1712629115

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