Wurden die Flügel früherer Dinosaurier zur Schau und nicht zum Fliegen entwickelt?

Der Flug wird oft als eine der spektakulärsten Errungenschaften der Evolution bezeichnet, doch immer mehr Beweise deuten darauf hin, dass die ersten Flügel nicht auf Aerodynamik ausgelegt waren. Stattdessen könnten sie sich in erster Linie als visuelle Hilfsmittel für die Kommunikation und die Jagd entwickelt haben.

Der Zoologe Piotr Jablonski vermutet, dass frühe geflügelte Dinosaurier ihre Protoflügel nutzten, um Beute anzulocken oder Partnern Signale zu geben, lange bevor sie vom Boden abheben konnten. Diese Theorie stellt die traditionelle Ansicht in Frage, dass sich der Flug direkt aus der Gleit- oder Laufmechanik entwickelt habe, und legt stattdessen nahe, dass visuelle Signale der ursprüngliche Treiber der Flügelentwicklung waren.

Die „Flush Display“-Hypothese

Das Konzept entstand aus Jablonskis Beobachtungen moderner Vögel im amerikanischen Westen. Er stellte fest, dass bestimmte Arten plötzlich ihre Flügel ausbreiteten oder ihre Schwanzfedern auffächerten, um Insekten aus Verstecken aufzuschrecken – ein Verhalten, das als „Flush Display“ bekannt ist. Sobald die Insekten flogen, konnten die Vögel sie leicht fangen.

Jablonski stellte die Hypothese auf, dass, wenn moderne Vögel Flügel zu diesem Zweck nutzen, ihre Dinosaurier-Vorfahren dies wahrscheinlich auch taten. Diese Idee fand großen Anklang bei Wissenschaftlern, die Pennaraptoranen untersuchten, eine Gruppe kleiner, gefiederter Dinosaurier, die als nahe Verwandte moderner Vögel gelten.

Warum diese Flügel nicht fliegen konnten

Bevor die Verhaltenstheorien getestet wurden, mussten die Forscher bestätigen, dass diese frühen Dinosaurier körperlich nicht flugfähig waren. Minyoung Son, ein Wirbeltierpaläontologe an der University of Minnesota, weist auf mehrere kritische Einschränkungen hin:

• Unzureichende Oberfläche: Die Flügel von Pennaraptoranen waren zu klein, um den für den Flug erforderlichen Auftrieb zu erzeugen.
• Gelenkeinschränkungen: Der Bewegungsbereich ihrer Flügelgelenke war eingeschränkt, wodurch das für den aerodynamischen Auftrieb erforderliche kräftige Flattern verhindert wurde.
• Federstruktur: Der aerodynamische Flug erfordert asymmetrische Federn (bei denen die Vorderkante schmaler als die Hinterkante ist). Fossile Beweise deuten darauf hin, dass Pennaraptoranen diese spezifische Federmorphologie fehlte.

„Den Fossilienfunden zufolge haben diese Dinosaurier noch keine aerodynamischen Federn“, erklärt Son.

Prähistorisches Verhalten mit Robotern testen

Um zu testen, ob diese nicht funktionsfähigen Flügel einen anderen Zweck hatten, wandten sich Jablonski und sein Team der experimentellen Paläontologie zu. Sie bauten einen Roboterdinosaurier namens Robopteryx, nach dem Vorbild von Caudipteryx, einem Truthahn-großen Pennaraptoran mit gut erhaltenen Fossilien.

Der Roboter war mit abnehmbaren Flügeln ausgestattet, um zwei Szenarien zu simulieren: nackte Arme versus Arme mit Protoflügeln. Jinseok Park, ein Ornithologe jetzt am Max-Planck-Institut für biologische Intelligenz, brachte Robopteryx in ein Naturgebiet in Seoul, Südkorea, um wilde Heuschrecken (Oedaleus infernalis ) zu beobachten.

Über zwei Sommer hinweg zeichnete das Team auf, wie oft Heuschrecken flohen, wenn sie mit den „Flush Displays“ des Roboters konfrontiert wurden. Die Ergebnisse, die 2024 in Scientific Reports veröffentlicht wurden, waren eindeutig: Die Displays erschreckten Insekten deutlich effektiver, wenn der Roboter Protoflügel hatte.

Neuronale Beweise von Heuschrecken

Um tiefer in die Mechanismen dieses Verhaltens einzutauchen, gingen die Forscher über physische Roboter hinaus und wandten sich Computersimulationen zu. Sie erstellten animierte Clips von Caudipteryx, die seine Flügel schlagen, und zeigten diese domestizierten Heuschrecken.

Die Studie nutzte eine invasive, aber präzise Methode: Elektroden wurden an den Nervensträngen und am Bauch der Heuschrecken angebracht, um die neuronale Aktivität in Echtzeit aufzuzeichnen. Die im April 2024 auf bioRxiv veröffentlichten Daten zeigten, dass Heuschrecken eine stärkere neuronale Reaktion auf die Bewegung von Protoflügeln zeigten als auf nackte Gliedmaßen. Dies bestätigt, dass der visuelle Reiz der geflügelten Darstellung bei der Beute eher eine Fluchtreaktion auslöst.

Implikationen für die Evolutionsbiologie

Während die Studie nicht eindeutig beweist, dass Pennaraptoranen in freier Wildbahn Flush-Displays verwendeten, zeigt sie, dass ein solches Verhalten biomechanisch und visuell plausibel ist. Corwin Sullivan, Paläontologe an der University of Alberta, stellt fest, dass die Ergebnisse die Hypothese „elegant und überzeugend“ stützen.

Darüber hinaus betont Sullivan, dass mehrere Funktionen nebeneinander existieren können. Selbst wenn Protoflügel für die Jagd verwendet wurden, könnten sie gleichzeitig anderen Zwecken gedient haben, beispielsweise als Balzanzeigen, um Partner anzulocken. Diese Multifunktionalität ist in der Evolutionsbiologie üblich, wo ein Merkmal für einen bestimmten Zweck entstehen und später für einen anderen kooptiert werden kann.

Fazit

Die Entwicklung des Fliegens begann vielleicht nicht mit dem Bedürfnis, in die Luft zu fliegen, sondern mit dem Bedürfnis, gesehen zu werden. Durch den Einsatz von Flügeln, um Beute zu erschrecken oder Partner anzulocken, legten die frühen Dinosaurier den Grundstein für Strukturen, die schließlich den Himmel erobern sollten. Diese Forschung zeigt, wie Verhaltensexperimente die Lücke zwischen statischen Fossilien und dem dynamischen Leben ausgestorbener Tiere schließen können.