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                                               Konnte Archaeopteryx schon fliegen?

                                              Zur Entwicklung der Flugfähigkeit bei Wirbeltieren

Sehr wahrscheinlich konnte Archaeopteryx noch nicht hoch in der Luft fliegen. Die Entwicklung der Flugfähigkeit bei Wirbeltieren stellte bisher ein ungelöstes Problem für Paläontologen dar. Kein Wunder, denn kein einziger besitzt den Sachverstand, um so etwas richtig einschätzen zu können; solche Fragen liegen völlig außerhalb der Kompetenz. So wurden verschiedene amateurhafte Vorstellungen diskutiert. In Eichstätt war 1984 sogar eine Konferenz abgehalten worden, die sich ausschließlich Archaeopteryx, dem bis dahin ältesten bekannten Tier mit befiederten Flügeln, und der Diskussion des vermuteten Entwicklungsgangs zum Vogelflug widmete. So einfach, wie es sich Laien auf diesem Gebiet vorstellen, war es aber ganz und gar nicht.

Immerhin erhielt ich durch die publizierten Vorträge der Teilnehmer einen Einblick in den dürftigen Wissensstand und einen Überblick über das vorhandene Fundmaterial, das ohne jegliches Verständnis interpretiert wurde. Außerdem erhielt ich dadurch eine Anregung, mich selbst als Fachmann auf dem Gebiet des Fliegens mit der Problematik des Flugursprungs zu befassen.

Die alten Hypothesen gehen vor allem von der unzulässigen Voraussetzung aus, dass bei Vorläuferformen schon ein “halbwegs funktionierender” Flügel vorhanden war. Das Problem besteht aber gerade darin, wie sich ein Flügel aus einem unspezialisierten Arm oder Vorderbein entwickeln konnte. Er kann nicht plötzlich vorhanden gewesen sein. Seine Entwicklung basiert auf Evolution, d.h. durch eine immer bessere Anpassung an eine Funktion, die ursprünglich gar nicht im Fliegen in der Luft bestand.

Tatsächlich ist der Weg zur Flugfähigkeit eine spannende und verschlungene Geschichte, die sich nur mit detaillierten Kenntnissen in Flugphysik entschleiern lässt, dann aber eine ganz logische Entwicklung aufzeigt. Eher zufällig fand ich  den etwas versteckten Weg zum Erwerb der Flugfähigkeit, so wie er tatsächlich nur verlaufen sein kann. Fossilien liefern eigentlich immer genügend Informationen bezüglich einer ehemaligen Funktion, um eine sichere Rekonstruktion der Lebensweise und des Wegs dahin zu ermöglichen. In diesem Falle war es vor allem der lange knöcherne Schwanz des Archaeopteryx, aber auch derjenige langschwänziger “Flugsaurier”, bei beiden Formen in auffälliger Weise versteift, der mir den entscheidenden Hinweis lieferte. Dieses Merkmal ist für das Fliegen in der Luft aus Gründen der Schwerpunktsposition an sich sehr hinderlich, und trotzdem musste es einer wichtigen Funktion dienen, die bei den Rhamphorhynchiden schon über Jahrmillionen genutzt wurde, seit der oberen Trias. Das trifft auch auf die bei beiden Formen noch nicht modifizierten Fingerkrallen zu, die erst später bei Nachfolgern von Archaeopteryx durch den für das Fliegen in der Luft wichtigen Daumenfittich ersetzt wurden, der bei allen flugfähigen Vögeln vorhanden ist.  

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Abb. 1. Das Berliner Exemplar von Archaeopteryx, das wohl am besten von allen bisher gefundenen erhalten ist. Besonders auffällig bei Archaeopteryx sind der lange knöcherne Schwanz sowie die Finger mit Krallen am Flügel bzw. die fehlende Alula.

 

Das erste Exemplar des Urvogels war schon im Jahre 1861 bei Solnhofen in Bayern gefunden worden. Zuerst fand man nur eine einzelne Feder, die Archaeopteryx, der alten Feder, ihren Namen gab. Bald nach dem Fund der bisher einzigen Feder wurde dann das erste ziemlich vollständige Skelett gefunden, mit dem Abdruck des Federkleids der Flügel. Damit war aber noch kein Weg zur Aufklärung der Entwicklung zur Flugfähigkeit bei Wirbeltieren gefunden. Die Feder allein bzw. ihr Besitz waren nicht die entscheidende Voraussetzung. Die Flugfähigkeit hat sich bekanntlich neben der der Vögel noch zwei weitere Male entwickelt, nämlich schon früher bei den Pterosauriern sowie später bei den Fledermäusen, die es alle mit Flughäuten, ohne Federn, geschafft haben. Die Flugsaurier konnten aber neben den Vögeln nicht dauerhaft bestehen.

Wie aber konnte sich der Vogelflug tatsächlich entwickeln?

Man sollte die Frage eigentlich in allgemeinerer Form stellen, nämlich wie die Flugfähigkeit bei Wirbeltieren entstehen konnte. Das eigentliche Problem besteht nicht erst in der Entwicklung der Flugfähigkeit selbst, sondern darin, wie sich überhaupt ein Flügel entwickeln konnte, der zu Auftriebs- und Vortriebserzeugung fähig ist. Das ist ein altes Rätsel für die “Experten”, das aber bei den Überlegungen völlig ausgeklammert wird, die Existenz des Flügels wird einfach vorausgesetzt. Über den Werdegang wurde zwar schon seit dem ersten Fund von Archaeopteryx vor ca.150 Jahren gerätselt, aber stets ohne eine brauchbare Lösung. Da es sogar mehrfach gelungen ist, kann es wohl tatsächlich gar nicht so schwierig gewesen sein. Mit dem ersten Fund des Urvogels begann sich ein Weg zur Entwicklung der Vögel vage abzuzeichnen, weil dieses Tier einerseits noch alte Reptilienmerkmale, andererseits aber auch schon Vogelmerkmale wie Federn aufwies, die auf enge Verwandtschaft sowohl mit Reptilien als auch mit Vögeln schließen ließen, aber nicht gleich auf Flugfähigkeit. 

               Das Fliegen entwickelte sich bei Formen, die unter Wasser schwimmend Fische jagten.                                             Aus physikalischen Gründen ist kein anderer Weg als durchs Wasser möglich.

Fliegen unter Wasser bei der Jagd auf Fische ist für viele heutige Vögel nichts Ungewöhnliches. Alle Seevögel leben von der Fischjagd, und viele benutzen ihre Flügel unter Wasser zur Vortriebserzeugung, z.B. Alken oder Papageientaucher, daneben auf der südlichen Hälfte des Globus die Pinguine, die nur noch unter Wasser fliegen können. Andere Seevögel benutzen unterschiedliche Methoden, alle sind aber bei ihrer Fischjagd erfolgreich. Tatsächlich war auch der Anreiz für die Entstehung von Flügeln bei Wirbeltieren die Jagd auf Fische. Einige kleine Reptilien begannen in der oberen Trias von ihrer ursprünglichen Jagdmethode abzuweichen, die wohl zunächst im Fischfang während des Watens in flachem Wasser bestanden hatte, und machten nun mit Hilfe der Vordergliedmaßen schwimmend Jagd auf ihre Beute. Damit könnten sie ihren Wirkungsbereich ganz erheblich ausweiten. Die Flügel entstanden also zunächst als eine Art Schwimmflossen zur Vortriebserzeugung, die sich später bis zur Flugfähigkeit weiterentwickeln konnten.

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Rhamphorhynchus, der bekannteste Vertreter der langschwänzigen Flügelsaurier aus dem Oberjura, der die gleichen charakteristischen Merkmale des Unterwasserjägers besitzt wie Archaeopteryx, nämlich den verknöcherten und versteiften langen Schwanz sowie die noch erhaltenen Fingerkrallen. Der lange schwere Schwanz steht aus Gründen der Schwerpunktsposition dem Fliegen hoch in der Luft entgegen. Er wurde bei den späteren echten Fliegern zurückgebildet. weil der Schwerpunkt weiter nach vorn verlagert werden musste

 

Archaeopteryx konnte noch keine klärende Aussage zur Entstehung der Flugfähigkeit liefern, ebensowenig wie die schon länger bekannten Flugsaurier. Doch mit der Annahme eines schon ‘halbwegs’ brauchbaren Flügels tun Paläontologen Charles Darwin Unrecht und zeigen nur, dass sie das Wesen der Evolution (und natürlich auch das des Fliegens) nicht verstanden haben. Darwin hatte seine Theorie gut durchdacht und sah das grundlegende Problem. Er hatte eine ursprünglich andere Funktion des Flügels vermutet, wusste aber nicht welche. Der Weg muss nämlich in allen Fällen, bei Flugsauriern, Vögeln und auch bei den Fledermäusen, Schritt für Schritt durch Mutation und natürliche Selektion vom unspezialisierten Arm bzw. Vorderbein zum flugfähigen Flügel führen. Das konnte nur bei Ahnen funktionieren, die sie im Wasser schon lange zur Vortriebserzeugung benutzt und perfektioniert hatten. So einfältige Geschichten wie sie bisher erzählt wurden, hätte Darwin auch leicht aus dem Ärmel schütteln können. Das hat er sich klugerweise verkniffen. Er war ein guter Wissenschaftler.

Leider ließen sich auch die vermuteten Übergangsformen nicht auffinden, bei denen die vorderen Extremitäten sich langsam Schritt für Schritt zum Flügel umwandeln. Bisher hat man vergeblich nach diesen Formen gesucht, und sehr wahrscheinlich sind sie so wie erhofft in tausend Schritten nicht vorgekommen. Die Entwicklung ist vermutlich sehr schnell abgelaufen, und Fossilien sind leider immer Zufallsfunde aus einer lückenhaften Überlieferung. Doch selbst wenn man solche Zwischenformen finden würde, wäre damit das Problem der Flugentstehung nicht gelöst, weil Archaeopteryx auch noch kein wirklich hoch in der Luft fliegendes Tier sein konnte.

Die Vorstellungen der Neodarwinisten zur Evolution sind auch heutzutage noch alles andere als ausgereift und dürfen angezweifelt werden. Neue Ideen aber wie etwa die von dem Mainzer Onkologen F. Schmidt (1985) vorgestellte kybernetische Rückkopplung bei der Adaptation werden, obwohl ein diskutabler neuer Ansatz, ohne kritische Diskussion nur heruntergemacht, wie es bei einem von diesem Autor veranstalteten Symposium durch verschiedene Teilnehmer geschah. Das Problem bei der einfachen natürlichen Selektion ist der zu geringe verfügbare Zeitrahmen für die erforderliche Umwandlung. Es muss ganz offensichtlich schneller gegangen sein. Ich habe auch den Eindruck, dass in der Paläontologie und verwandten Wissenschaftszweigen die Meinung vorherrscht, dass durch Mutation Abwandlungen des Bauplans entstehen, die eine neue Funktion erst ermöglichen, und nicht anders herum, dass neue Anforderungen wie z.B durch eine neue Nahrungsquelle geeignete Mutationen erfordern und dann begünstigen.

Die bisher vertretenen Ansichten zur Entwicklung der Flugfähigkeit waren mir einfach zu laienhaft und konnten mich in keiner Weise überzeugen. Es ist in Wirklichkeit eine komplizierte Geschichte, die nur über den Umweg durchs Wasser funktionieren konnte. Um das beurteilen zu können, bin ich vielleicht wie kein anderer prädestiniert, verfüge ich doch über das nötige Expertenwissen. Ich habe mich seit frühester Jugend mit der Fliegerei beschäftigt, habe zuerst Flugmodelle entworfen und erprobt, habe lange Jahre aktiv Segelflug ausgeübt, dann Flugphysik studiert und mein ganzes Berufsleben als Fachmann in Aerodynamik und Flugmechanik in der Flugzeugentwicklung der renommierten Luftfahrtfirma Dornier in Friedrichshafen verbracht. Andererseits habe ich schon vor Jahrzehnten mein Interesse für fossile Tiere entdeckt, vielleicht eine glückliche Fügung.

Vor den selbsternannten Flugfachleuten in Paläontologie, Biologie usw., mit deren mangelhaften Kenntnissen ich mich beim Studium der Beiträge der Archaeopteryx-Konferenz staunend vertraut machen konnte, brauche ich mich nicht zu verstecken. Grundlage meiner Vorstellungen zur Entwicklung der Flugfähigkeit ist die Anwendung erworbenen Fachwissens.

Bisher wird jeder neue Fund eines Kleinsauriers aus der Kreide von China mit mehr oder weniger gut erhaltenen Federn in geradezu rührender Weise von den den Fund beschreibenden Paläontologen zum vermeintlichen neuen Schlüssel der Flugentwicklung hochstilisiert. Was hofft man eigentlich noch zu finden? Die Flugfähigkeit in der Luft ist bei Vögeln schon durch Eoalulavis hoyasi aus der Unterkreide von Spanien ganz zweifelsfrei nachgewiesen (J. Sanz et al. 1996). Hier ist eine deutliche Weiterentwicklung vom Niveau des Archaeopteryx zum wirklich fliegenden Vogel zu erkennen. Die kennzeichnenden wichtigen Merkmale dabei sind ganz eindeutig der unverzichtbare Daumenfittich, die Alula, die bei Archaeopteryx noch fehlt, sowie der nun zum Pygostyl verkümmerte Schwanz. Ein langer und versteifter knöcherner Schwanz wie der bei Archaeopteryx stand der Flugfähigkeit strikt entgegen. Er hatte aber ganz sicher eine besondere Funktion, die dieses Merkmal unentbehrlich machte. Begonnen hat die Entwicklung zum freien Flug in der Luft, vielleicht bei Archaeopteryx, sicher aber bei den Flugsauriern, jedenfalls spätestens im Oberjura. 

Im folgenden will ich meine Theorie detailliert erläutern, zuvor aber noch einen kritischen Blick auf die bisher vertretenen Hypothesen werfen.

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