Bei den Flügeln des Urvogels Archaeopteryx übte die Evolution noch: Ihre Form und Struktur unterschieden sich deutlich von den ausgereiften Flügeln heutiger Vögel – sie waren aber dennoch schon geeignet, um damit zu fliegen. Das hat ein internationales Forscherteam festgestellt, als es die Fossilien mehrerer Urvögel und gefiederter Dinosaurier näher untersuchte. Demnach fehlten dem Archaeopteryx und dem gefiederten Dinosaurier Anchiornis die säuberlich gestaffelten Deck- und Schwungfedern ihrer heutigen Nachfahren. Stattdessen lagen bei ihnen die noch sehr dünnen Federn in mehreren, fast gleichlangen Schichten übereinander, wie die Forscher im Fachmagazin „Current Biology“ berichten.
Diese Struktur habe die frühen Flügel trotz der dünnen Federn tragfähig gemacht, erschwerte aber vermutlich Starts vom Boden aus und langsames Fliegen. Dies würde dafür sprechen, dass die ersten gefiederten Dinosaurier und Vögel zunächst von Bäumen aus durch die Luft glitten, bevor sie richtig fliegen lernten, sagen die Wissenschaftler.
„Der Vogelflügel ist eine der bemerkenswertesten Erfindungen der Natur“, schreiben Nicholas Longrich von der Yale University und seine Kollegen. Aus den Vorderbeinen der Dinosaurier habe die Evolution innerhalb einiger Millionen Jahre eine hocheffiziente, gefiederte Tragfläche gebildet, die ihre Spanne, Form und Fläche in Sekundenschnelle an Flugmanöver anpassen könne. Bisher sei man davon ausgegangen, dass auch die frühen Vögel schon ähnliche Flügel besaßen wie die heutigen. Aber durch genaue Untersuchung der Fossilien ergebe sich nun ein anderes Bild.
Gespreizte Schwungfedern erleichtern langsamen Flug
Bei modernen Vögeln bilden die langen, stabilen Hand- und Armschwingen die Haupttragflächen. Nur an ihrer Basis werden sie von sehr viel kürzeren Deckfedern überdeckt. Diese gestaffelte Struktur macht es ihnen möglich, die Schwungfedern gezielt auseinander zu spreizen, um bei langsamem Flug mehr Auftrieb zu erzeugen, wie die Forscher erklären. Zudem können die heutigen Vögel ihre Schwungfedern schräg stellen, so dass beim Aufwärtsschwingen der Flügel Lücken entstehen. Dadurch kann Luft hindurchfließen und der Kraftaufwand vor allem beim flatternden Langsamflug reduziert sich.
Der vor rund 150 Millionen Jahren lebende Urvogel Archaeopteryx und sein um rund zehn Millionen Jahre älterer Verwandter, der gefiederte Dinosaurier Anchiornis huxleyi, beherrschten diese Flugmanöver noch nicht. Denn ihre Flügelstruktur habe dies ausgeschlossen, berichten die Forscher. An den Fossilien des Archaeopteryx lasse sich erkennen, dass dieser lange Deckfedern besaß, die die Schwungfedern fast vollständig überdeckten. „Anchiornis hatte zahllose einfache, bandartige Federn, die sich dicht überlappten – so etwas Ähnliches finden wir heute nur noch bei den Pinguinen“, sagt Longrich. Die Flügel beider Vogelvorfahren seien damit weder zum Spreizen noch zum Schrägstellen der Schwungfedern geeignet.
Einen Vorteil habe die primitive Schichtung der Federn jedoch: „Die Flügelstruktur von Archaeopteryx und Anchiornis erklärt, warum sie trotz ihrer dünnen, wenig tragfähigen Federn fliegen konnten“, konstatieren die Forscher. Denn die in mehreren Schichten übereinander liegenden Federn stabilisierten sich gegenseitig und bildeten daher eine zwar dicke, aber stabile Tragfläche.
„Wir können nicht davon ausgehen, dass diese Flügel schon so funktionierten wie diejenigen der heutigen Vögel“, sagen Longrich und seine Kollegen. Stattdessen habe sich die Funktion der Flügel zusammen mit ihrer Struktur langsam weiterentwickelt – vom gefiederten Dinosaurier Anchiornis über den Archaeopteryx und seine Nachfahren bis hin zu den modernen Vögeln. (doi:10.1016/j.cub.2012.09.052)
(Current Biology, 22.11.2012 – NPO)
