Benutzerspezifische Werkzeuge
Sie sind hier: Startseite Wissen Machtvoller Vortrieb

Machtvoller Vortrieb

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 31.08.2017 16:07

Die Plesiosaurier gehören zu den unverwechselbaren Tieren des Erdmittelalters und zu seinen erfolgreichsten Meeresbewohnern. Wie sich die Tiere im Wasser aber fortbewegten, ist seit der Entdeckung des ersten Fossils 1719 in Lincolnshire umstritten. In den Abhandlungen der Royal Society zeigen britische Wissenschaftler, wie effizient der Schwimmstil der Tiere vermutlich gewesen ist.

 

Seeleyosaurus: Das Fossil des Plesiosauriers wurde 1940 im württembergischen Holzmaden gefunden. (Bild: Dimitri Bogdanov/CC-BY 3.0)

Seeleyosaurus war ein Plesiosaurier aus dem unteren Jura, dessen Fossil 1940 im württembergischen Holzmaden gefunden wurde. (Bild: Dimitri Bogdanov/CC-BY 3.0)

 

150 Millionen Jahre lang paddelten Plesiosaurier durch die Ozeane des Erdmittelalters. Mit ihrem langen Hals, kleinen Kopf und massigen Rumpf sahen sie so aus, wie man sich das Ungeheuer von Loch Ness vorstellt, nur dass sie nachgewiesenermaßen und höchst erfolgreich lebten. Ein Geheimnis nahmen die Verwandten der Dinosaurier allerdings mit ins Grab, als sie vor 65 Millionen Jahren ausstarben: die Art ihrer Fortbewegung.

Das Plesiosaurus-Fossil, das der Fischer Nick Collard 2004 im Bristol-Kanal fand. (Bild: Luke Muscutt)"Paläontologen haben sich viele Jahre lang gefragt, wie sie ihre vier Flossen bewegten, um voranzukommen", meint Luke Muscutt, Ingenieur von der Universität Southampton, der seine Dissertation der Biomechanik der Plesiosaurier-Flossen gewidmet hat. Die Meeresreptilien besitzen vier nahezu gleich große zu Schwimmpaddeln umgewandelte Gliedmaßen, "und das", sagt der Paläontologe Gareth Dyke, "ist einzigartig unter allen Wirbeltieren". Die einzige vergleichbare Tiergruppe, die dem im ungarischen Debreczen arbeitenden Wissenschaftler einfällt, sind Libellen mit ihren vier nahezu gleich großen Flügeln.

Der britische Ingenieur Luke Muscutt vor dem selbstgebauten Wassertank mit dem Plesiosaurus-Roboter. (Bild: Luke Muscutt)Luke Muscutt hat die Flossen eines Plesiosaurus-Fossils aus dem Britischen Naturkundemuseum in London im 3D-Drucker nachgebaut und in einem Wassertank der Universität Southampton paddeln lassen. "Ich habe mir im Grunde einen Plesiosaurus-Roboter gebaut, bei dem vier Motoren die Schwimmflossen auf und abbewegt haben", so Muscutt. So wollten er und seine Kollegen sehen, welcher Schwimmstil die größten Vorteile für ein Tier mit solchen Gliedmaßen bringt. Resultat: Wenn Vorder- und Hinterflossen gleichermaßen vollbeweglich sind und in einem bestimmten Rhythmus bewegt werden, erhält das Tier eine optimale Geschwindigkeit und Energieeffizienz.

Dabei werden erst die Vorderflossen durchs Wasser gezogen, die Hinterflossen folgen mit kurzer Zeitverzögerung. "Die Geschwindigkeit ist um 60 Prozent größer und die Effizienz um 40 Prozent", erklärt Muscutt. Grund sind die Wirbelschleppen, die die Flossen beim Zug durchs Wasser verursachen. Würden die Hinterflossen gleichzeitig mit den Vorderflossen bewegt werden, gerieten sie in deren Wirbelschleppen und könnten weniger Vortrieb erzeugen. Mit der versetzten Bewegung treffen die Hinterflossen genau die Lücke zwischen den Wirbelschleppen und können ihre Kraft vollkommen in Vortrieb umsetzen.

 

Modellversuch im Wassertank: Rot sind die Wasserwirbel der Vorderflossen, blau die der Hinterflossen. (Bild: Luke Muscutt)

Modellversuch im Wassertank mit nachgebauten Plesiosaurus-Flossen. Rot sind die Wasserwirbel der Vorderflossen, blau die der Hinterflossen. (Bild: Luke Muscutt)

 

Eine "innovative und gut ausgeführte Studie" nennt der Computerwissenschaftler Greg Turk vom Georgia Institute of Technology Muscutts Versuche gegenüber der "New York Times". Turk hatte selbst 2015 Computersimulationen zur Plesiosaurier-Fortbewegung veröffentlicht. Sein Vorschlag: die Tiere benutzten nur ihre Vorderflossen zur Fortbewegung, die Hinterflossen hätten ausschließlich der Steuerung gedient, wie es heutzutage noch Wasserschildkröten halten. Ganz überzeugen lässt er sich von den Wassertank-Experimenten daher nicht. "Wir wissen weiterhin nicht mit Bestimmtheit, wie beweglich die Hinterflossen wirklich waren", so sein Einwand.

"Wir sagen nicht, dass dieser Bewegungsablauf auch tatsächlich von den Plesiosauriern eingesetzt wurde", entgegnet Team-Mitglied Gareth Dyke, "aber er hätte ihnen einen gewaltigen Vorteil gebracht." Und dass irgendein großer Vorteil mit den vier gleich großen Flossen verbunden gewesen sein muss, zeigt seiner Ansicht nach die lange Zeit, die sich diese Konfiguration bei den langhalsigen Meeresechsen hat halten können. "Sie haben sie über 150 Millionen Jahre beibehalten und nie modifiziert", so der Paläontologe. Luke Muscutt lässt auch nach Abschluss seiner Dissertation nicht von den Plesiosauriern. Er will sich in Zukunft andere Arten der vielgestaltigen Tiergruppe vornehmen und ihre Bewegungsapparate im 3D-Drucker nachbauen - und vielleicht die Experimente auch auf die Pliosaurier ausdehnen, kurzhalsige Verwandte mit gewaltigen Kiefern, die vermutlich die größten Feinde der Plesiosaurier waren.

 

Pliosaurus (unten) jagde wohl auch Plesiosaurus. (Bild: Nobu Tamura/CC-BY 3.0)

Die kurzhalsigen Pliosaurier (unten) haben wohl auch Jagd auf ihre engen Verwandten, die Plesiosaurier, gemacht. (Bild: Nobu Tamura/CC-BY 3.0)