Zwischen Sprint und Schneckentempo: Forschende haben herausgefunden, warum die größten Tiere nicht auch die schnellsten sind. Demnach ist neben der reinen Körpergröße vor allem entscheidend, wie schnell beziehungsweise weit sich die Muskeln eines Tieres zusammenziehen können. Da mittelgroße Tieren wie der Gepard in beiden Kategorien gut abschneiden, gehören sie zu den schnellsten Sprintern der Erde, während große Elefanten und kleine Insekten deutlich hinterherhinken.
Groß zu sein, ist im Tierreich mit vielen nützlichen Eigenschaften verbunden. So sind große Tiere wie der Elefant in der Regel die stärksten, besitzen die größten Gehirne und leben außerdem am längsten. Lediglich in Sachen Geschwindigkeit sind es ausnahmsweise einmal nicht die großen, sondern die mittelgroßen Tiere, die die Nase vorn haben. Während es der gerade einmal 50 Kilogramm schwere Gepard auf über 100 Kilometer pro Stunde bringt, sind es bei dem sechs Tonnen schweren Elefanten nur etwa 24. Aber warum ist das so?
Muskeln als entscheidender Faktor
Bis zu einem gewissen Punkt sind große Tiere durchaus schneller als kleine. So würde zum Beispiel ein Pferd einen Käfer allein aufgrund der langen Beine und großen Schrittlänge in einem Wettrennen schlagen. Doch ab einer gewissen Größe steigt die maximale Geschwindigkeit eines Tieres nicht weiter an, sondern ist sogar rückläufig. Es kann also nicht allein die Größe sein, die Tiere zu Sprintern oder gemütlichen Spaziergängern macht.
Tatsächlich hat frühere Forschung gezeigt, dass auch die Muskelmasse eines Tieres und deren Leistungsfähigkeit entscheidend für die maximale Geschwindigkeit sind. Biologen um David Labonte vom Imperial College London haben diesen Zusammenhang nun näher untersucht und auf seiner Basis ein Modell entwickelt, das Muskelleistung und Größe eines Tieres zusammenbringt. Damit konnten sie in einem Test das Tempo von über 400 landlebenden Arten korrekt voraussagen.
Mittelgroße Tiere liegen im Sweet Spot
Insgesamt haben Labonte und sein Team zwei Faktoren ermittelt, die die maximale Geschwindigkeit eines Tieres beeinflussen: Wie schnell und wie weit es seine Muskeln zusammenziehen kann. Welcher dieser Parameter das Lauftempo limitiert, hängt wiederum von der Körpergröße ab. Kleine Tiere kommen schneller an ihre Grenzen, wenn es darum geht, wie schnell sich ihre Muskeln zusammenziehen können. Das liegt vor allem daran, dass sie im Verhältnis zu ihrem Gewicht große Kräfte aufbringen müssen, um überhaupt vorwärts zu kommen.
Das Tempo großer Tiere hingegen wird eher dadurch gedeckelt, wie weit sich ihre Muskeln zusammenziehen können. „Für große Tiere wie Nashörner oder Elefanten kann sich das Laufen anfühlen, als würden sie ein enormes Gewicht heben, weil ihre Muskeln relativ schwächer sind und die Schwerkraft einen größeren Aufwand erfordert“, erklärt Koautor Peter Bishop von der Harvard University. Das macht sie notgedrungen langsamer.
Mittelgroße Tiere hingegen haben aus beiden Welten das Beste mitbekommen: „Tiere von der Größe eines Geparden befinden sich in einem physischen Sweet Spot bei etwa 50 Kilogramm, wo diese beiden Grenzen zusammenfallen“, so Seniorautor Christofer Clemente von der University of Queensland. Ihre Muskeln ziehen sich sowohl schnell als auch weit zusammen und erbringen so ein Maximum an Leistung.
Dinosaurier fallen durchs Raster
Das neue Modell erklärt auch Größenunterschiede zwischen den Tiergruppen. Dass etwa Reptilien in der Regel deutlich kleiner als Säugetiere sind, könnte vor allem am geringen Anteil ihrer Gliedmaßenmuskulatur liegen, so Labonte und sein Team. Das hat zur Folge, dass sich die Muskeln von Reptilien bereits bei einem deutlich geringeren Gewicht als bei Säugetieren nicht mehr so weit zusammenziehen können und somit die maximale Geschwindigkeit der Tiere deckeln. Klein zu bleiben, ist bei Reptilien daher von Vorteil, wenn sie weiterhin schnell sein wollen.
Das wirft allerdings die Frage auf, wie sich die größten Reptilien aller Zeiten – die Dinosaurier – einst fortbewegt haben. Denn ab einem Gewicht von 40 Tonnen attestiert das Modell von Labonte und seinen Kollegen jeglichem Landtier absolute Bewegungsunfähigkeit. Dennoch erreichten einige Langhalsdinosaurier wie der Argentinosaurus oder der Patagotitan sehr wohl Gewichtsklassen, die deutlich darüber lagen.
Die Forschenden vermuten, dass die ausgestorbenen Riesen-Dinosaurier eine einzigartige Muskelanatomie besessen haben müssen, die sich deutlich von der heutiger Tiere unterschied. Das könnte erklären, warum das Modell bei ihnen nicht funktioniert. Doch bevor sie die Eigenheiten der Dinosaurier klären, wollen Labonte und sein Team nun erst einmal den Geschwindigkeitsunterschieden bei schwimmenden und fliegenden Tieren der heutigen Lebenswelt auf den Grund gehen. (Nature Communications, 2024; doi: 10.1038/s41467-024-46269-w)
Quelle: Imperial College London
