Knochensplitter

Ursprünge des Vogelflugs Saurier im Windkanal

 |

Rund 130 Millionen Jahre musste Microraptor warten, bis er wieder abheben konnte, als Modell im Windkanal. Ziel des Experiments: zu klären, wie gut gefiedert gleitende Saurier tatsächlich fliegen konnten - und wie es überhaupt zur Ausprägung von Flugfedern kam.

Fliegen, schrieb der britische Autor und Humorist Douglas Adams einmal, sei eigentlich total einfach: Man müsse sich nur auf den Boden werfen - aber daneben.

Schön wäre es. Wir wissen aber, dass es mehr dafür braucht: Moderne Vögel zeigen, dass man eine ganze Reihe Voraussetzungen mitbringen muss, bevor man sich aus eigener Kraft in die Luft erheben kann. Höchst komplexe Flügel zum Beispiel, an denen spezialisierte Formfedern eine Tragfläche von perfekt optimierter Form bilden.

Ist gefiederter Flug anders überhaupt denkbar? Und wenn nicht: Wie konnte er sich überhaupt entwickeln, wenn das fertige, perfekte "Fluggerät" unverzichtbare Voraussetzung für das Abheben wäre?

Die Antwort darauf kann man nur bei Dinosauriern suchen. Unsere heutigen Vögel sind direkte Nachfahren von Tieren, die irgendwann im Jura (201 bis 145 Millionen Jahre) begannen, die Bodenhaftung zu verlieren. Die Vögel (Aves) sind eng verwandt mit den Maniraptoren, die zu den Dromaeosauridae gehörten - ursprünglich zweibeinig laufende Raubsaurier. Sie sind direkte Nachfahren solcher Saurier, gingen aus ihnen hervor.

Fotostrecke

6  Bilder
Experiment: Microraptor im Windkanal
Wie es allerdings dazu kam, dass diese Raptoren die Fähigkeit zum Flug entwickelten, ist nach wie vor Stoff für Debatten. Klar ist allerdings, dass am Anfang dieser Entwicklung die Feder stand. Theropoden prägten zunächst Gefieder aus, das definitiv nicht für den Flug zu nutzen war. Sie besaßen allerdings auch schon verschiedene Arten von Federn, und darunter auch den Typus, der tatsächlich unverzichtbare Voraussetzung für den Flug ist - die Konturfeder.

Auch moderne Vögel besitzen verschiedene Arten von Federn. Manche dienen der Wärmeisolation, manche dem Schmuck, also kommunikativen Funktionen. Am interessantesten aber sind die asymmetrisch aufgebauten Konturfedern, und hier vor allem die Schwungfedern: Sie allein ermöglichen es Vögeln, sich in die Luft zu erheben. Mit Daunen ist das nicht zu machen.

Wie es zum Abheben kam, dazu gibt es verschiedene Vorstellungen:

  • Entweder, Saurier entwickelten den Flug zuerst aus federgestützt verlängerten Sprüngen, weil sich Abheben bei der rennenden Jagd als evolutionär wirkender Vorteil herausstellte
  • oder sie entwickelten ihn zuerst als federgestützten Absprung, als Jagd- und Fluchtmethode, weil sie von hohen Standpunkten aus Strecken gleitend überwinden und so Feinden entkommen oder Beute erreichen konnten.

Für beides aber braucht es ausgeprägte, flächig arrangierte Konturfedern - denn ohne Tragfläche gibt es keinen Auftrieb.

Fliegen: Hauptsache, man bleibt oben

Ein Forscherteam der Universität Southampton ging nun der Frage nach, wie gut die aerodynamischen Eigenschaften der ersten Dinosaurier-Flügel sein mussten, um den Flug als evolutionär wirkenden Vorteil nutzen zu können. Ihre überraschende, im Fachmagazin "Nature Communications" (DOI: 10.1038/ncomms3489) veröffentlichte Antwort: Nicht besonders gut. Auch mit einem vergleichsweise primitiven Flügel-Layout ließ es sich schon ganz prächtig Fliegen.

Zu diesem Schluss kamen sie mit Hilfe von Windkanal-Untersuchungen der aerodynamischen Eigenschaften von Microraptor, dem im Jahr 2000 entdeckten, schwarz gefiederten Maniraptor mit den fünf Flügelflächen: Microraptor besaß nicht nur gefiederte Tragflächen an Vor- und Hinterbeinen, sondern zusätzlich noch eine Formfeder-Tragfläche am Ende seines langen Schwanzes. Diente all das dem Flug, oder hatte es eher ornamentalen Nutzen?

Es machte Microraptor zu einem respektablen Gleitflieger, schreiben Gareth Dyke, Roeland de Kat und ihre Ko-Autoren - und das, obwohl dem Tier ein komplexes Flügel-Design fehlte. Anhand eines maßstabgerechten Microraptor-Modells, an dem sie auch die Haltung von Vor- und Hinterflügeln justieren konnten, maßen sie die aerodynamischen Werte von Microraptor bei verschiedenen Geschwindigkeiten und Körperhaltungen.

Das Resultat: Am effektivsten hielt sich Microraptor in der Luft, wenn er ganz besonders langsam flog. Das Tier nahm demnach einen erhöhten Strömungswiderstand in Kauf und versuchte, auf Kosten von Geschwindigkeit einen möglichst hohen Auftrieb zu erreichen. Das gelang durch die Kombination einer möglichst großen Flügel-Gesamtfläche mit entsprechend steilen Anstellwinkeln dieser Tragflächen.

Microraptor "schlich" damit durch die Lüfte - allerdings ohne dabei viel Höhe zu verlieren. So schaffte es der Saurier nicht nur, Strecken von Baum zu Baum zu überbrücken, sondern sogar flugfähige Beute zu schlagen. Ein offensichtlicher evolutionärer Vorteil.

Dazu hätte Microraptor prinzipiell noch nicht einmal Federn gebraucht, schreiben die Studien-Autoren. Maßgeblich dafür sei allein die erreichte Flügelfläche, nicht ihre aerodynamischen Eigenschaften im Detail. Flughörnchen und Gleitbeutler zeigen noch heute, wie weit man mit reiner Fläche von Baum zu Baum kommt. Der "Ausbau" von Kontur- zu echten Schwungfedern konnte also erst später erfolgen, ein Optimierungsprozess im Laufe der weiteren evolutionären Entwicklung.

Nach wie vor unbeantwortet ist damit allerdings die Frage, wo die Ursprünge des Vogelflugs lagen, bei "Flatterern" oder Gleitern. Die Studie zeigt aber, dass beide Wege möglich und zielführend waren. Tatsächlich koexistierten Gleiter, flatternde gefiederte Saurier, Pterosaurier und erste echte Vögel über etliche Jahrmillionen.

Der bereits 1861 entdeckte Archaeopteryx etwa lebte schon rund 20 Millionen Jahre vor Microraptor und markierte, wenn man so will, sogar eine Art Zwischenstadium: Der "Urvogel" flog wahrscheinlich mit Gleit- und Flatterphasen. So wie heute noch Fasane und viele Hühnervögel, was nur zeigt, dass man sich die Entwicklung des Vogelflugs keineswegs als lineare "Verbesserung" oder "Weiterentwicklung" vorstellen darf.

Evolution würfelt eben gern, probiert verschiedenste Wege und behält, was sich als nützlich erweist. Mitunter kommt es dabei zur Umnutzung vorhandener Dinge - so wie bei der Formfeder, die von Sauriern ursprünglich für andere Zwecke ausgeprägt worden war.

Diesen Artikel...
118 Leserkommentare Diskutieren Sie mit!
michaelkaloff 21.09.2013
e.schw 21.09.2013
michaelkaloff 21.09.2013
michaelkaloff 21.09.2013
polltroll 21.09.2013
incept 21.09.2013
michaelkaloff 21.09.2013
analyse 22.09.2013
lavama 22.09.2013
mittelerdling 22.09.2013
rroseselavie 22.09.2013
michaelkaloff 22.09.2013
e.schw 22.09.2013
e.schw 22.09.2013
reuanmuc 22.09.2013
michaelkaloff 22.09.2013
reuanmuc 22.09.2013
michaelkaloff 22.09.2013
Tiananmen 22.09.2013
lavama 22.09.2013
Meshada 22.09.2013
michaelkaloff 22.09.2013
reuanmuc 22.09.2013
wasgucksdu 22.09.2013
wasgucksdu 22.09.2013
reuanmuc 22.09.2013
michaelkaloff 22.09.2013
wasgucksdu 22.09.2013
wasgucksdu 22.09.2013
e.schw 22.09.2013
reuanmuc 22.09.2013
analyse 22.09.2013
reuanmuc 22.09.2013
michaelkaloff 22.09.2013
wasgucksdu 22.09.2013
reuanmuc 22.09.2013
atech 22.09.2013
e.schw 22.09.2013
michaelkaloff 22.09.2013
michaelkaloff 22.09.2013
reuanmuc 22.09.2013
atech 22.09.2013
wasgucksdu 22.09.2013
wasgucksdu 22.09.2013
reuanmuc 22.09.2013
e.schw 22.09.2013
lavama 22.09.2013
wasgucksdu 22.09.2013
analyse 22.09.2013
michaelkaloff 22.09.2013
vwl_marlene 22.09.2013
e.schw 22.09.2013
michaelkaloff 22.09.2013
nilaterne 22.09.2013
reuanmuc 22.09.2013
synapsenfasching 22.09.2013
Koda 22.09.2013
e.schw 23.09.2013
e.schw 23.09.2013
e.schw 23.09.2013
michaelkaloff 23.09.2013
michaelkaloff 23.09.2013
e.schw 23.09.2013
analyse 23.09.2013
stanislaw 23.09.2013
iesmael 23.09.2013
e.schw 23.09.2013
michaelkaloff 23.09.2013
cassandros 23.09.2013
e.schw 23.09.2013
reuanmuc 23.09.2013
reuanmuc 23.09.2013
michaelkaloff 23.09.2013
wasgucksdu 23.09.2013
reuanmuc 23.09.2013
wasgucksdu 23.09.2013
michaelkaloff 24.09.2013
reuanmuc 24.09.2013
werweissdasschon 24.09.2013
reuanmuc 24.09.2013
Thagdal 24.09.2013
reuanmuc 24.09.2013
werweissdasschon 24.09.2013
werweissdasschon 24.09.2013
werweissdasschon 24.09.2013
cassandros 24.09.2013
werweissdasschon 24.09.2013
michaelkaloff 24.09.2013
reuanmuc 24.09.2013
werweissdasschon 24.09.2013
werweissdasschon 24.09.2013
reuanmuc 24.09.2013
reuanmuc 24.09.2013
reuanmuc 24.09.2013
michaelkaloff 24.09.2013
werweissdasschon 24.09.2013
werweissdasschon 24.09.2013
michaelkaloff 24.09.2013
michaelkaloff 24.09.2013
Thagdal 25.09.2013
reuanmuc 25.09.2013
reuanmuc 25.09.2013
reuanmuc 25.09.2013
werweissdasschon 25.09.2013
cassandros 25.09.2013
reuanmuc 25.09.2013
reuanmuc 25.09.2013
reuanmuc 25.09.2013
reuanmuc 25.09.2013
michaelkaloff 25.09.2013
werweissdasschon 25.09.2013
analyse 26.09.2013
reuanmuc 26.09.2013
analyse 27.09.2013
Celegorm 27.09.2013
reuanmuc 27.09.2013
cassandros 28.09.2013
reuanmuc 28.09.2013
Diskussion geschlossen - lesen Sie die Beiträge! zum Forum...
News verfolgen

HilfeLassen Sie sich mit kostenlosen Diensten auf dem Laufenden halten:

alles aus der Rubrik Wissenschaft
Twitter | RSS
alles aus der Rubrik Natur
RSS
alles zum Thema Knochensplitter
RSS

© SPIEGEL ONLINE 2013
Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung der SPIEGELnet GmbH

SPIEGEL ONLINE Schließen


Fotostrecke
Dinosaurier: Erstaunliches Federkleid
Fotostrecke
Microraptor gui: Vogel im Bauch

Fotostrecke
Flugsaurier Microraptor gui: Der Vierflügler aus der Kreidezeit
Fotostrecke
Röntgenanalyse: Federkleid vor 120 Millionen Jahren war dunkel

Zum Autor
  • Frank Patalong ist seit 1999 bei SPIEGEL ONLINE, bis 2011 als Leiter des Ressorts Netzwelt. Fossilien seiner Arbeit finden sich aber auch in den Archiven der Wissenschaft, Kultur, Politik und anderer Ressorts, denen er heute als Autor zuarbeitet. An der Paläontologie fasziniert ihn, wie sie über den Umweg der Popkultur Interesse an wissenschaftlichen Themen weckt und wach hält.
  • Bei Amazon bestellen: Frank Patalong: "Der viktorianische Vibrator"