• Tag Archives Gleitflug
  • Ein zweiter Urvogel aus dem Solnhofener Plattenkalk

    Der Archaeopteryx aus dem Solnhofener Plattenkalk ist als „DER Urvogel“ eine Ikone der Paläontologie und der Evolutionsbiologie. Doch jetzt haben Oliver Rauhut et al. einen bisher unbekannten Urvogel beschrieben, der flugtechnisch dem Archaeopteryx ein gutes Stück voraus war.

    Bisher kennt man von der Alcmonavis poeschli genannten Art nur einen Flügel. „Wir hatten erst angenommen, dass auch dieses Exemplar ein Archaeopteryx ist, und haben es uns bei der Untersuchung nicht leicht gemacht. Es sind Ähnlichkeiten da, aber seine fossilen Reste lassen vermuten, dass es sich um einen etwas höher entwickelten Vogel handelt“, so Oliver Rauhut, Professor für Paläontologie und Geologie an der LMU München und der Bayerischen Staatssammlung für Paläontologie und Geologie.

    Die neu beschriebene Art

    Übersichtsfoto des Holotyps von Alcmonavis poeschli
    Die Abbildung zeigt einen Flügel von Alcmonavis poeschli, wie er in den Plattenkalkablagerungen gefunden wurde. Alcmonavis poeschli ist der zweite bekannte flugfähige Vogel aus der Periode des Jura. (Bildrechte: O. Rauhut, LMU/SNSB)

    Alcmonavis poeschli war etwas größer als Archaeopteryx, er konnte auch besser fliegen: „Muskelansatzstellen am Flügel deuten auf ein verbessertes Flugvermögen hin“, sagt Rauhut. Alcmonavis poeschli weist mehrere Merkmale auf, die Archaeopteryx nicht hat, jüngere Vögel aber schon. Diese deuten auf eine bessere Anpassung an den aktiven Flatterflug hin. Da bisher nur wenige Knochen aus dem Handbereich bekannt sind, können die Wissenschaftler über den Rest des Tieres naturgemäß wenig sagen. Das Fossil zeigt noch Krallen an den Fingern, wie sie auch bei Archaeopteryx vorkommen.

    Neue Aspekte bei der Entstehung des Fluges

    Christian Foth von der Université de Fribourg (Schweiz), einer der Koautoren der Studie unterstreicht die Bedeutung des Fundes: „Seine Anpassungen zeigen, dass die Evolution des Fluges relativ schnell vorangeschritten sein muss.“ Die Autoren der Erstbeschreibung meinen, dass dieser Fund die Hypothese unterstützt, der Flatterflug sei direkt entstanden und keine Weiterentwicklung des Gleitfluges. Weitere Untersuchungen seien hier aber notwendig.

    Das Fossil stammt aus dem Steinbruch am Schaudiberg in Mörnsheim. In denselben Schichten des Plattenkalkes wurde das elfte Fossil (Daiting Exemplar) des Archaeopteryx gefunden. Die beiden Urvogelarten lebten offenbar nebeneinander oder in Konkurrenz im Solnhofener Archipelago, einer subtropischen, aber trockenen Lagunenlandschaft.

    Der Gattungsname setzt sich aus der keltischen Bezeichnung Alcmona für die Altmühl und avis für Vogel zusammen. Der Artname ehrt Roland Pöschl, der die Ausgrabungen leitet.

     

    Links:

    Abstract der Erstbeschreibung bei eLife 2019;8:e43789 doi: 10.7554/eLife.43789


    Dieser Beitrag ist parallel mit einem Beitrag auf www.tobias-moeser.de entstanden und nutzt dieselben Quellen.


  • Die Fledersaurier – eine bizarre, kaum bekannte Dinogruppe

    Vor etwa 163 Millionen Jahren, im mittleren Jura lebte in den Wäldern des alten Chinas ein Dinosaurier, der ungewöhnlicher kaum sein konnte. Wer nach einem Riesen oder wenigstens nach einem hüfthohen Tier Ausschau hielt, hat ihn leicht übersehen: Ambopteryx longibrachium erreichte eine Kopf-Rumpf-Länge von ca. 15 cm, dazu kommt ein langer Schwanz. Vermutlich lebte er, wie sie, in den Bäumen, ernährte sich aber räuberisch.

    Ein Baumgleiter

    Weder der bezahnte Schnabel noch die Befiederung, die den ganzen Körper bedeckte, machen das Tier zu einer Sensation. Aber die verlängerten Arme, die eine fledermausartige Flughaut trugen, sind nahezu einzigartig! Anders als die meisten kleinen Therpopden hatte Ambopteryx keinen langen Schwanz. Sein Körper endete in einem kurzen, muskulösen Anhang, dem Pygostyl, aus dem vier lange Federn herausragten. Der kleine Fledersaurier war damit hervorragend ausgerüstet, um auf Bäume zu klettern und von Ast zu Ast zu gleiten. Zu einem aktiven Flug war er vermutlich nicht fähig. Er glich in seiner Lebensweise vermutlich den rezenten Gleithörnchen oder Gleitbeutlern – nur lebte er teilweise räuberisch.


    Video der Erstbeschreiber über den neu beschriebenen Fledersaurier

    Kein Pterosaurier

    Mit den hautflügeligen Pterosauriern oder Flugsauriern war der Ambopteryx nicht näher verwandt. Diese Gruppe hatte sich lange vor dem Jura von den Dinosauriern getrennt. Sie unterschieden sich von den Dinosauriern durch einen anderen Schädelbau. Ein besonders abgeleitetes Merkmal der Dinosaurier, die rückwärts orientierte Schultergelenkspfanne ist bei den Pterosauriern nicht vorhanden. Mit den bekannten Gattungen Pterosaurus, Quetzalcoatlus oder Ornithocheirus haben die Fledersaurier also nichts zu tun.

    Eine ganze Gruppe Fledersaurier

    Silhouette mit den gefundenen Knochen von Epidendrosaurus
    Epidendrosaurus-Silhouette mit den gefundenen Knochen. Das Tier hatte noch einen langen Schwanz. Man kann hier eine deutliche Entwicklung erkennen: Die Arme werden länger, die Schwänze kürzer und die Schnauze beugt sich nach unten und wird verkürzt.

    Silhouette von Epidexipteryx mit den gefundenen Knochen. By Jaime A Headden, CC 3.0
    Silhouette von Epidexipteryx mit den gefundenen Knochen. Der Schwanz ist deutlich reduziert.

    Silhouette vonYi qi mit den gefundenen Knochen. By Jaime A Headden, CC 3.0
    Silhouette von Epidexipteryx mit den gefundenen Knochen. Der Schwanz ist weiter reduziert, die Arme verlängert und das Handgelenk trägt einen Sporn als Neubildung.

    Epidendrosaurus

    Ambopteryx steht jedoch nicht alleine da. Sein ältester bekannter Verwandter ist unter dem Namen Epidendrosaurus ningchenensis bekannt. Seine wenigen Funde sind zwischen 167,7 und 150,8 Millionen Jahre alt. Interessanterweise kennt man ausschließlich Jungtiere von der Größe eines Spatzen. Er ist der Wissenschaft seit dem Jahr 2002 bekannt. Sein herausragendes Merkmal ist der verlängerte dritte Finger. Konservativ geht man davon aus, dass Epidendrosaurus hiermit in der Borke oder Grabgängen im Holz nach Insekten gesucht hat, analog zum rezenten Fingertier. Sein Schwanz war noch sehr lang.
    Umstritten ist die Gattung Scansoriopteryx, die Epidendrosaurus sehr ähnelt. Möglicherweise handelt es sich bei Scansoriopteryx heilmanni um ein etwas älteres Exemplar von Epidendrosaurus ningchenensis.

    Epidexipteryx

    Seit 2008 ist Epidexipteryx hui bekannt. Sie ist ähnlich alt wie Epidendrosaurus und verfügte ebenfalls über verlängerte dritte Finger. Ihr Schwanz war aber bereits sehr kurz und trug vier lange bandartige Federn. Epidexipteryx war etwa so groß wie eine Taube, vollständig befiedert und konnte sicher nicht fliegen. Von Epidexipteryx hui ist nur ein einziges Exemplar bekannt.

    Yi qi, der Gleiter

    Zum Gleitflug fähig war aber der kaum jüngere Yi qi. Er lebte vermutlich vor 166,1 bis 157,3 Millionen Jahren in China. Mit etwa 380 g war er ungefähr so groß wie eine Dohle. Sein Schwanz war kurz und verfügte vermutlich ebenfalls über die charakteristischen vier Bandfedern. Seine nach unten gebogene Schnauze hatte nur wenige Zähne und ähnelte sehr einem Schnabel. Ein Alleinstellungsmerkmal ist ein spornartiger Knochen des Handgelenkes, der nach hinten gerichtet ist. Vermutlich diente er als Spannelement für die Gleitflughaut des Tieres. Yi qi ist vollständig befiedert gewesen, jedoch waren die Federn einfach und pinselartig und hatten keine besondere aerodynamische Funktion. Am Unterarm waren sie bis auf 6 cm verlängert.
    Die Gleitflughaut spannte sich zwischen den Fingern und dem Knochensporn des Handgelenkes. Möglicherweise erreichte sie den Körper und sogar das Hinterbein, ist in diesem Bereich jedoch nicht fossil überliefert.

    Vermutlich sah Yi qi auf den ersten Blick einer modernen Fledermaus recht ähnlich, wenn man die bandartigen Federn des Schwanzes ignoriert. Diese waren vermutlich zur Kontrolle der Fluglage notwendig.

    Ambopteryx, der kleine Gleiter

    Die neu beschriebene Art Ambopteryx longibrachium war mit nur 15 cm Körperlänge deutlich kleiner als Yi qi. Auch sie verfügt über den Knochensporn am Handgelenk.

    Zur äußeren Systematik

    Derzeit werden die Scansoriopterygidae als Schwestergruppe der Averaptora gezählt. Diese Gruppe enthält die Dromaeosauridae, Troodontidae und die Aviale. Man geht also davon aus, dass sie weniger vogelähnlich waren, als beispielsweise Deinonychus. Insgesamt ist die Position der Fledersaurier aber nicht gut belegt. Hierzu sind zu wenige Arten mit zu wenigen Exemplaren bekannt, die auch noch unvollständig sind. Vorgängerformen fehlen bisher völlig.

    Epidexipteryx_hui_slab by Kumiko Tokyo CC 2.0
    Originalfossil von Epidexipteryx hui

    Größenvergleich der Fledersaurier By Matthey Martyniuk CC 40
    Größenvergleich der Fledersaurier
    Grün: Yi qi
    Orange: Epidexipteryx
    Rot: Epidendrosaurus

    Gleitschirm mit kleinem Bremsschirm

    Ein bisschen Zahlenschubserei

    Über die Flugfähigkeit von Yi qi und nun auch Ambopteryx longibrachium werden Paläo-Biomechaniker noch eine Weile rechnen. Für Zahlenfetischisten sei folgendes angemerkt: Als oberste Grenze der Flächenbelastung für den Vogelflug gelten (derzeit) 2,5 g/cm². Je geringer die Flächenbelastung ist, desto langsamer kann das Tier fliegen und um so mehr Reserve steht für Flugmanöver zur Verfügung.

    Um die Flächenbelastung der Flughäute bei Yi zu berechnen, setzten die Wissenschaftler drei Modelle ein:

    • Das Gleitfroschmodell, bei dem die Flughäute nur zwischen den Fingern und dem Sporn verläuft
    • Das Maniraptormodell, bei dem ein schmaler Flügel ähnlich der Vorderflügel von Maniraptor gui angenommen wurde
    • Das Fledermausmodell, bei dem die Flughaut einen breiten, fledermausartigen Flügel formte.

    Die Flächenbelastung beim Gleitfroschmodell war so hoch, dass man hier kaum von einem Gleitflug sprechen kann, es wäre eher zu einem gebremsten Absturz gekommen, vergleichbar einem Wingsuit. Das Maniraptormodell lieferte eine Flächenbelastung, die bei etwa 1,2 g/cm² lag. Das ist auf dem Niveau einer Ente – einem schnellen, aber nur begrenzt wenigen Flieger.
    Das Fledermausmodell lieferte eine Flächenbelastung von 0,6 g/cm², was einem typischen Meeresvogel entspricht – diese können stunden-, teilweise tagelange Gleitflüge absolvieren.

    3D-Renderung von Ambopteryx
    Photo credit: Min Wang, Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology, Chinese Academy of Sciences

    Die Steuerung

    Ein weiteres Problem beim Flug ist die Lage des Schwerpunktes und des Auftriebspunktes. Der Schwerpunkt liegt bei Gleitern, die im vorderen Bereich einen durchgehenden Flügel (oder im Fall von Yi zwei gegenüberliegende Flügel) haben, vor dem Flügel.

    Die Reduktion des schweren und langen (Hebelwirkung!) Schwanzes deutet bereits auf eine Verbesserung der Gleitfähigkeit auf dem Weg von Epidendrosaurus zu Yi hin. Vermutlich hat dies aber nicht ausgereicht, um Yi eine stabile Fluglage zu ermöglichen. Hier spielen die vier bandartigen Federn eine entscheidende Rolle. Sie haben einen großen Luftwiderstand, und „ziehen“ den ganzen Körper nach hinten. Hierdurch wird er stabilisiert, vergleichbar dem kleinen Bremsfallschirm, der an älteren Gleitschirmen hängt. Analog ist hier die Funktion eines Treibankers im Wasser.


    Fledersaurier-Spekulation

    Da dies eine kryptozoologische Seite ist, kann ich ein wenig spekulieren. Yi und Ambopteryx waren vollständig befiedert, haben ein Pygostyl und waren vermutlich hervorragend gleitflugfähig. Sie traten etwa 10 Millionen Jahre vor Archaeopteryx auf, wenn auch fast am anderen Ende der Welt. Bemerkenswerterweise genau an dem Ende der Welt, an dem die ersten Pygostylier unter den Vögeln gefunden wurden.
    Bisher stellt man Archaeopteryx mehr oder weniger ins Zentrum des Saurier-Vogel-Übergangsfeldes, da er etwa zur Hälfte Merkmale beider Extreme aufweist. Jetzt taucht 10 Millionen Jahre früher ein kleiner Dinosaurier auf, der in vielen Merkmalen bereits vogelähnlicher war, jedoch auch typische -andere – Sauriermerkmale trägt…

    Wer weiß, was passiert wäre, hätten die Fledersaurier als Präadaptation bereits Konturfedern gehabt. Hätten wir heute zwei verschiedene Gruppen Dinos an den Vogelhäuschen sitzen?


    Links:

    Erstbeschreibung bei nature (paywall)

    Yahoo-Bericht mit einigen Abbildungen