Wie haben gefiederte Dinosaurier fliegen gelernt?

Noch vor 50 Jahren schien die Theorie, dass Vögel von Dinosauriern abstammen, völlig lächerlich - schließlich weiß jeder, dass die meisten Vögel kleine, leichte, flatternde Kreaturen sind, während die meisten Dinosaurier riesig, trottend und ausgesprochen unaerodynamisch waren. Aber als die Beweise - kleine Dinosaurier mit Federn, Schnäbeln und anderen vogelähnlichen Merkmalen - sich zu vermehren begannen, wurde die Verbindung zwischen Dinosauriern und Vögeln für Wissenschaftler und dann für die breite Öffentlichkeit offensichtlich. Heute ist es der seltene Paläontologe, der die Abstammung von Vögeln von Dinosauriern bestreitet, obwohl es einige Ausreißer gibt, die es versuchen, und wir müssen erklären, warum Vögel nicht dinosauriergroß sind.

Dies bedeutet jedoch nicht, dass alle technischen Aspekte des Übergangs zwischen Dinosauriern und Vögeln endgültig geklärt sind. Die Forscher sind sich immer noch uneinig darüber, welche Dinosaurierfamilien mit modernen Vögeln am engsten verwandt waren, ob die Federn dieser Dinosaurier aerodynamisch oder dekorativ waren und - was vielleicht am umstrittensten ist - wie diese Reptilien-Protovögel den großen Evolutionssprung geschafft haben in angetriebenen Flug.

Der Ursprung der gefiederten Dinosaurier

Warum und wie haben die kleinen Theropoden-Dinosaurier der Jura- und Kreidezeit Federn entwickelt? Es ist ein häufiger Fehler unter denjenigen, die in der Evolutionstheorie nicht versiert sind, anzunehmen, dass Federn speziell zum Zweck des Fliegens entwickelt wurden. Evolution ist jedoch ein blinder Prozess - es "weiß" nicht, wohin es geht, bis es dort ankommt. Aus diesem Grund ist die heute am weitesten verbreitete Erklärung, dass Dinosaurier Federn entwickelt haben, um sich in kalten Klimazonen zu isolieren (und sich möglicherweise mit grellem Gefieder in den Augen des anderen Geschlechts aufzublähen)..

Wenn dies unwahrscheinlich klingt, denken Sie daran, dass selbst Vögel, die seit Millionen von Jahren flugunfähig sind, wie Strauße und Emus, ihre Federn behalten, ein teures Zubehör für den Energieverbrauch. Wenn der Zweck von Federn ausschließlich darin bestand, das Fliegen zu treiben, gäbe es aus evolutionärer Sicht keinen Grund für Pinguine, diese Fortsätze zu behalten: Tatsächlich könnten sie besser nackt oder mit dicken Pelzmänteln dran sein! (Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie unter Warum hatten Dinosaurier Federn?)

Die ersten unbestreitbaren gefiederten Dinosaurier wie Archaeopteryx und Epidendrosaurus tauchten vor 160 bis 150 Millionen Jahren im späten Jura auf der Erde auf. Im Laufe der Äonen entwickelten sich die primitiven (dh kurzen und haarartigen) Federn dieser frühen Dino-Vögel allmählich zu den breiten, flachen Federn, die wir heute kennen und die besser geeignet sind, Luft einzufangen (und damit die Luft zu isolieren) darunter liegende Haut). An dieser Stelle stellt sich die Frage: Wie haben diese gefiederten Dinosaurier den Übergang zur Flucht geschafft??

Theorie Nr. 1: Gefiederte Dinosaurier machten einen Sprung in den Flug

Aus dem Verhalten einiger moderner Vögel lässt sich schließen, dass die kleinen bis mittelgroßen zweibeinigen Theropoden der Kreidezeit (insbesondere die Ornithomimiden oder "Vogel-Mimiken", aber auch Raubvögel und möglicherweise sogar kleine Tyrannosaurier) ) könnten Spitzengeschwindigkeiten von 30 oder 40 Meilen pro Stunde erreichen. Während diese Theropoden rannten (entweder beim Jagen von Beute oder beim Versuch, dem Verzehr zu entkommen), versetzten sie ihre isolierenden Federn in einen leichten aerodynamischen Sprung, der ihnen half, ihre nächste Mahlzeit zu landen oder einen anderen Tag zu erleben. Da wohlgenährte Dinosaurier und solche, die Raubtieren aus dem Weg gingen, mehr Nachkommen hervorbrachten, ging der evolutionäre Trend zu größeren Federn, die für mehr "Auftrieb" sorgten.

Von da an, so die Theorie, wäre es nur eine Frage der Zeit gewesen, bis ein gefiederter Dinosaurier zumindest für kurze Zeit einen tatsächlichen Flug erreicht hätte. An dieser Stelle ist es wichtig zu verstehen, was "eine kurze Zeit" in einem evolutionären Kontext bedeutet. Es gab keinen einzigen entscheidenden Moment, in dem ein kleiner gefiederter Theropod versehentlich direkt von einer Klippe lief und wie ein moderner Vogel auf magische Weise davon flog. Vielmehr muss man sich vorstellen, dass dieser Prozess im Laufe von Millionen von Jahren schrittweise abläuft - Sprünge von vier Fuß, fünf Fuß, zehn Fuß, bis sich nach und nach etwas herausbildet, das einem Motorflug ähnelt.

In der ausgezeichneten Nova Folge Der vierflügelige Dinosaurier (über ein Exemplar von Microraptor, das kürzlich in China entdeckt wurde), wird ein Paläontologe zitiert, der sagt, dass die Jungtiere moderner Vögel dazu neigen, ihr evolutionäres Erbe zu rekapitulieren. Das heißt, obwohl diese frisch geschlüpften Küken nicht fliegen können, können sie mit dem aerodynamischen Auftrieb, den ihre Federn bieten, über größere Entfernungen springen und leichter auf geneigte Oberflächen springen - die gleichen Vorteile, die die Gefiederten möglicherweise hatten Dinosaurier der Jura- und Kreidezeit.

Theorie Nr. 2: Gefiederte Dinosaurier Erreichter Flug durch Herausfallen von Bäumen

Das Problem mit Theorie Nr. 1 ist, dass Vögel nicht die einzigen lebenden Tiere sind, deren Verhalten auf ausgestorbene Dinosaurier zurückgeführt werden kann. Zum Beispiel fliegen fliegende Eichhörnchen über Baumkronen, indem sie von den hohen Ästen der Bäume springen und die Hautlappen an Armen und Beinen ausbreiten. Natürlich sind sie nicht in der Lage, mit Motor zu fliegen, aber sie können beeindruckende Entfernungen zurücklegen, die für einige Arten bis zu zwei Drittel der Länge eines Fußballfeldes betragen. (Eine andere Familie von gleitenden und fliegenden Tieren sind die Flugsaurier, die nur entfernt mit Dinosauriern verwandt waren und nicht direkt mit modernen Vögeln verwandt waren.)

Es ist vorstellbar, dass einige Arten von gefiederten Dinosauriern hoch oben in Bäumen gelebt haben (was bedeuten würde, dass sie relativ klein sind und klettern können). Diese Theropoden könnten dann den gleichen Entwicklungsweg wie fliegende Eichhörnchen eingeschlagen haben und immer weiter von Ast zu Ast oder von Baum zu Baum gleiten, während sich ihre Federn langsam in die optimale Form und Konfiguration entwickelten. Schließlich könnten sie von einem hohen Ast springen und für unbestimmte Zeit in die Luft fliegen, und voila - die ersten prähistorischen Vögel!

Das Hauptproblem bei dieser so genannten "arborealen" Theorie des Fliegens ist, dass es einfacher ist, sich einen Motorflug vorzustellen, der sich in dem Szenario von Grund auf entwickelt (stellen Sie sich einen verängstigten Dinosaurier vor, der verzweifelt mit den Resten flattert, während er versucht, einem ausgehungerten Allosaurus zu entkommen) als Ergebnis von Baum-zu-Baum-Gleiten. Wir haben auch indirekte Beweise gegen dieses Szenario, nämlich, dass trotz der jahrmillionenlangen Entwicklung kein fliegendes Eichhörnchen (mit Ausnahme von Bullwinkles Kumpel Rocky) einen Motorflug erreicht hat - obwohl Fledermäuse dies fairerweise sicherlich haben. Mehr auf den Punkt gebracht, haben Paläontologen absolut keine fossilen Beweise für baumbewohnende Dinosaurier vorgebracht.

Aktuelles Denken über gefiederte Dinosaurier und Vögel

Ständig werden neue Gattungen kleiner, gefiederter Dinosaurier entdeckt, viele davon in China. Da diese Dinosaurier aus verschiedenen geologischen Zeiten stammen, die vom Jura bis zur Kreidezeit reichen und durch zig Millionen Jahre voneinander getrennt sind, ist es für Paläontologen schwierig, die genaue Entwicklungslinie zu rekonstruieren, die von den Dinosauriern zu den Vögeln führte. Beispielsweise hat der seltsame, vierflügelige Microraptor eine intensive Debatte ausgelöst: Einige Forscher betrachten ihn als eine evolutionäre Sackgasse, andere als eine "Zwischenform" zwischen Dinosauriern und Vögeln und wieder andere als überhaupt keinen Dinosaurier, sondern einen Ableger des Stammbaums der Archosaurier vor dem Aufstieg der Dinosaurier.

Erschwerend kommt hinzu, dass sich Vögel im Mesozoikum möglicherweise nicht nur einmal, sondern mehrmals entwickelt haben. (Diese Art der "konvergenten Evolution" ist ziemlich verbreitet. Deshalb ahmen beispielsweise moderne Giraffen die Körperform von hundert Millionen Jahre alten Sauropoden nach.) Einige dieser Vögel haben möglicherweise Flugbahn-Mode erreicht, andere durch das Herausfallen von Bäumen, und wieder andere durch eine bizarre Kombination der beiden. Alles, was wir mit Sicherheit sagen können, ist, dass alle modernen Vögel von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen. Das heißt, wenn sich Vögel im Zeitalter der Dinosaurier tatsächlich mehrmals entwickelten, gelang es nur einer dieser Linien, bis in die Ära des Känozoikums zu überleben.