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15.01.2010

 

Die Erfolgsgeschichte von Alligatoren begann mit einer Katastrophe. Als vor rund 251 Millionen Jahren ein verheerendes Naturunglück 70 Prozent des Lebens auf dem Land und 96 Prozent des Lebens im Meer auslöschte, begann der Siegeszug ihrer Vorfahren. Was die Tiere so erfolgreich im Kampf ums Überleben gemacht hat, beschreiben Colleen Farmer von der University of Utah in Salt Lake City und ihre Kollegen im Fachmagazin "Science". Ihre Entdeckung: Alligatoren atmen ähnlich wie Vögel. Ihr Lungensystem kann sehr effektiv Sauerstoff aufnehmen.

Wenn Säugetiere einatmen, wird die Luft in die Lunge gesogen, gelangt in die Bronchien und über deren kleine Verästelungen zu den Lungenbläschen, wo der Sauerstoff in das Blut übergeht. Beim Ausatmen nimmt die nun sauerstoffarme Luft denselben Weg zurück. Dieses System funktioniert bei Säugetieren gut. Für Vögel, die zum Teil in extremen Höhen fliegen, ist es aber nicht effektiv genug.

Vögel atmen besonders effektiv

Vögel atmen völlig anders als Säugetiere. Sie nutzen dazu ein spezielles schlaufenförmiges Röhrensystem. Dabei fließt die Luft immer nur in eine Richtung. Sie strömt durch eine ausschließlich dem Einatmen dienende Röhre in die Lunge ein und verlässt sie durch eine andere Röhre, die speziell für die Ausatmung zuständig ist. Dieses System hat einen entscheidenden Vorteil: Vögel können immerzu einatmen, ohne den Einatmungsvorgang zum Ausatmen unterbrechen zu müssen.

Bisher vermuteten Forscher, dass ein solches Atemsystem allein den Vögeln vorbehalten sei. Da Vögel und Alligatoren - wie auch Dinosaurier - die gleichen Vorfahren haben, untersuchten Colleen Farmer und ihre Kollegen jetzt, ob sich die Lungen der Tiere ähneln. Sie kontrollierten dazu die Atmung von sechs betäubten Alligatoren und maßen dabei Luftstromgeschwindigkeiten und -richtungen. Fünf toten Alligatoren pumpten die Wissenschaftler zudem Luft oder fluoreszierendes Wasser durch die Lungen, um die genauen Wege des Atems zu identifizieren. Die Wissenschaftler konnten dabei beweisen, dass auch Alligatoren die Luft nur in eine Richtung durch die Lunge ziehen.

Anpassung an den Sauerstoffmangel

Die Forscher vermuten, dass die Atemtechnik von Vögeln und Alligatoren schon auf ihren gemeinsamen Vorfahren zurückgeht. Einen Archosaurier, der vor mehr als 246 Millionen Jahren gelebt hat und der auch der Vorfahre der Dinosaurier war. Auch bei Dinosauriern vermuten viele Forscher, dass sie mit einer derartigen Einweg-Atemtechnik geatmet haben. In der Atemtechnik sieht Farmer das Erfolgsrezept der Urahnen von Vögeln, Alligatoren und Dinosauriern, die das Massensterben vor 251 Millionen Jahren überstanden hatten.

Vor der Katastrophe, über deren Ursache die Forscher noch spekulieren, waren säugetierähnliche Reptilien, die Synapsiden, die größten und erfolgreichsten Tiere der Erde. Als sich der Planet in den zwanzig Millionen Jahren nach der Katastrophe wieder erholte, lösten die Archosaurier die Synapsiden als dominante Art auf der Erde ab.

Das Erdklima hatte sich stark verändert: Die Temperatur stieg an, es wurde trockener und der Sauerstoffgehalt der Luft sank drastisch ab. Statt wie heute circa 21 Prozent enthielt die Luft damals vermutlich nur rund 12 Prozent Sauerstoff. An diesen Sauerstoffmangel waren die Archosaurier besser angepasst.