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- Wissenschaftler lösen das Geheimnis des Vogelfliegens V
Ein Fossil eines prähistorischen Vogels der Gattung Enantiornithin zeigt Federn an den Hinterbeinen - Hinweise auf ein zusätzliches Flügelpaar. Mit freundlicher Genehmigung von Xiaoting Zheng et al. / Science
Vor ungefähr 150 Millionen Jahren begannen sich Vögel zu entwickeln. Die geflügelten Kreaturen, die wir heute am Himmel sehen, stammten aus einer Gruppe von Dinosauriern, den Theropoden, zu denen auch Tyrannosaurier gehörten, während einer Zeitspanne von 54 Millionen Jahren, die als Jurazeit bekannt ist. Warum sich die Fähigkeit zum Fliegen bei einigen Arten entwickelt hat, ist schwer zu beantworten, aber Wissenschaftler sind sich einig, dass Flügel entstanden sind, weil sie nützlich gewesen sein müssen: Sie haben möglicherweise Landtieren geholfen, in die Luft zu springen, oder sie haben Lebewesen geholfen, die flatterten Ihre Arme erzeugen Schub.
Untersuchungen an Fossilien haben gezeigt, dass Theropoden - insbesondere coelurosaurische Dinosaurier, die modernen Vögeln sehr ähnlich sind - an Vorder- und Hintergliedern große Federn hatten. Bei den frühesten Vögeln gab es jedoch keine umfassenden Beweise für diese Beinfedern. Aber jetzt enthüllt eine neue Untersuchung von Fossilien, die heute in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde, mehrere Beispiele dieser vierflügeligen Anatomie bei den ältesten gemeinsamen Vorfahren der modernen Vögel.
Moderne Vögel haben zwei Arten von Federn: Flügelfedern, die die Außenseite des Körpers bedecken, und Daunenfedern, die unter ihnen wachsen. Forscher, die die etwa 120 Millionen Jahre alten Fossilien von 11 primitiven Vögeln aus dem Shandong Tianyu Museum für Naturgeschichte in China untersuchten, fanden heraus, dass ein Gefiedertyp, der auch als Pennace-Federn bekannt ist, in den Skelettfossilien dieser Exemplare gut erhalten war die Hinterbeine jeder Kreatur. Nach diesem Fund müssen die Forscher hoch geflogen sein: Die als Flugfedern bekannten Federn der Vogelflügel sind lange, steife und asymmetrisch geformte Pennace-Federn, die denen der Fossilien ähneln. Wenn sie zusammengefächert werden, bilden Pennace-Federn die breiten Oberflächen der Flügelspannweiten der Vögel - ohne diese Oberflächen können Vögel nicht in der Höhe bleiben.
Pennaceous Federn, die aus vielen abgeflachten Widerhaken bestehen, bestanden in einigen geflügelten Dinosauriern. Wenn man sie an den Hinterbeinen von Frühaufstehern findet, deutet dies darauf hin, dass die Vögel, bevor sie zwei Flügel zum Fliegen verwendeten, von vier abhängig waren. Im Laufe von Millionen von Jahren verloren Vögel jedoch nach und nach die Federn dieses zusätzlichen Flügelsatzes.
Die Studie ergänzt bestehende Theorien, die darauf hindeuten, dass die ersten Vögel mit vier Flügeln flogen. Die Untersuchung eines primitiven Vogelfossils der Gattung Archaeopteryx im Jahr 2004 ergab lange Federn am Rücken und an den Beinen des Tieres, die seine Gleitfähigkeit unterstützt hätten. Zwei Jahre später berichtete eine weitere Studie des vor etwa 150 Millionen Jahren lebenden krähengroßen Tieres, dass die prähistorischen Vogelfedern denen der modernen Vogelflügel ähnelten.
Eines der vollständigeren Skelette, das heute untersucht wurde Studie zeigte tatsächlich Hinterglied Pennaceous Federn entlang des Knochens von jedem Bein. Die längste Feder streckte sich fast zwei Zoll, was bemerkenswert ist, wenn man bedenkt, dass die Beine, die sie bedeckten, zwischen einem Zoll und zweieinhalb Zoll lang waren. In der Tat zeigten Exemplare einer Gruppe von Vögeln namens Enantiornithes, die äußerlich modernen Vögeln ähneln, symmetrisch gepaarte große Federn, die entlang ihrer Hinterbeinknochen erhalten blieben. Eine solche Federanordnung ist in modernen Vogelflügeln vorhanden.
Die Forscher spekulieren, dass der zweite Flügelsatz für zusätzlichen Auftrieb oder Luftwiderstand gesorgt haben könnte. Sie hätten auch Vögeln helfen können, ihre Körper in der Luft zu manövrieren.
Wenn diese Hinterflügel tatsächlich einem funktionalen Zweck im Kampf gedient haben, werden sie einen wichtigen Platz in der Vogelevolution einnehmen. Die Vogelbewegung zeichnet sich durch eine Kombination aus gefiederten Armen zum Fliegen und Beinen zum Gehen an Land aus. Diese Studie legt nahe, dass der Verlust von Federn an den Hinterbeinen - und damit ein zusätzliches Flügelpaar - eine Periode der Veränderung widerspiegelt, für die sich die Arme spezialisiert haben, wenn sich die heute bei Vögeln vorhandenen Gehbeine nach diesen gefiederten Hinterbeinen entwickeln Flug und die Beine, für die Fortbewegung.
Heutzutage sind Beinfedern weniger gut entwickelt als Flügelfedern - sie sind normalerweise viel kleiner und flauschiger - und sie dienen als Schutz und Isolierung für das Bein. Diese flauschigen Stücke sind auch spärlich - stattdessen sind die Beine mit Schuppen bedeckt, die sich nur bilden, wenn das Federwachstum gehemmt wird. Studien an modernen Vögeln zeigen, wie das funktioniert. Wenn sich Küken aus Embryonen entwickeln und zu Erwachsenen heranwachsen, können sich gefiederte Beine in schuppige Beine verwandeln oder umgekehrt, indem die Expression bestimmter Gene verändert wird.
Die jüngste Entdeckung über Federn an den Hinterbeinen von Vögeln legt nahe, dass eine ähnliche genetische und dauerhaftere Veränderung laut führenden Forschern bereits zu Beginn der Vogelentwicklung stattgefunden haben könnte. Diese Verschiebung löste den Verlust der Hinterflügel der Vögel aus und drückte die Kreaturen auf einen Evolutionspfad, auf dem sie mit nur zwei fliegen konnten.
