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Freitag, 15.07.2016

Landgang an schlüpfrigen Uferböschungen

Wie bewegten sich die ersten Wirbeltiere an Land? Auf vier Gliedmaßen, dachten Experten bisher. Nun zeigt eine Studie: Auf den Schwanz kam es an.

Von Walter Willems

Der Afrikanische Schlammspringer ist nicht nur im Wasser zu Hause.
Der Afrikanische Schlammspringer ist nicht nur im Wasser zu Hause.

© Rob Felt

Mithilfe ihres Schwanzes konnten Wirbeltiere vor rund 400 Millionen Jahren den Übergang vom Wasser an Land besser bewältigen. Am Beispiel des Afrikanischen Schlammspringers und mit Robotermodellen zeigen US-Forscher, dass der eigentlich zum Schwimmen nützliche Schwanz an Land die Fortbewegung gerade an sandigen oder glibberigen Hängen wesentlich verbessert. „Gut koordinierte Schwanzbewegungen könnten den frühesten Wirbeltieren, die sich an Land bewegten, einen deutlichen Vorteil geboten haben“, schreibt das Team um Daniel Goldman vom Georgia Institute of Technology in Atlanta in der Zeitschrift Science.

Das Vordringen der Wirbeltiere an Land vor etwa 370 Millionen Jahren gilt als entscheidender Schritt in der Evolution. Unklar ist jedoch, wie sich die ersten Landwirbeltiere (Tetrapoden) in der neuen Umgebung fortbewegten – zumal der Untergrund am Ufer oft weich, glitschig und auch steil war. Bisher gingen viele Experten davon aus, dass sich die ersten Tetrapoden ähnlich wie Salamander auf vier Gliedmaßen bewegten. Andere Forscher bezweifeln, dass frühe Landbewohner wie etwa Ichthyostega ihre hinteren Extremitäten schon zum Laufen nutzen konnten.

Die Autoren um Goldman schlagen nun ein anderes Modell vor und orientieren sich dabei am Afrikanischen Schlammspringer (Periophthalmus barbarus). Diese kleine Fischart lebt vor der westafrikanischen Atlantikküste und bewegt sich mithilfe der Brustflossen auch an Land. Zudem können die Tiere ihre Schwanzflosse in rechtem Winkel zur Körperachse bringen und sich damit abdrücken.

„Wir wollten einen der bedeutendsten Vorgänge der Geschichte untersuchen, als Tiere vom Leben im Wasser zum Leben an Land übergingen“, sagt Ko-Autor Richard Blob von der Clemson University (US-Stadt South Carolina). Versuche der Forscher mit Schlammspringern auf sandartigem Granulat zeigen, dass die Brustflossen zur Fortbewegung in flachem Gelände durchaus genügen. Doch je stärker der Untergrund geneigt ist, desto häufiger nehmen die Tiere gleichzeitig auch den Schwanz in Anspruch.

In ebenem Areal nutzten sie diesen bei sechs Prozent der Sprünge, bei zehn Grad Neigung schon bei 36 Prozent und bei 20 Prozent Steigung gar bei 56 Prozent. Bei diesem Neigungsgrad verdoppelte sich die zurückgelegte Distanz pro Hüpfer mit Schwanzeinsatz von 0,07 auf 0,14 Körperlängen. Darüber hinaus nutzen die Fische den Schwanz auch, um nicht zurückzurutschen.

Das Prinzip stellten die Forscher an einem eigens angefertigten Modell nach, um die Mechanik genauer untersuchen zu können. „Unser Robotermodell konnte sandige Hänge nur dann ersteigen, wenn es den Schwanz zusammen mit den Extremitäten einsetzte“, berichtet Goldman.

Die Arbeit des Teams sei in der Paläontologie ein Schritt hin zu einer stärker interdisziplinären Forschung, schreibt John Nyakatura von der Humboldt-Universität Berlin in einem Science-Kommentar. Ob die ersten Landwirbeltiere aber tatsächlich – analog zum Schlammspringer – ihren Schwanz zur Fortbewegung genutzt hätten, müssten Analysen von Fossilien erst noch bestätigen. (dpa)

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