Bevor es Vögel gab, beherrschten Flugsaurier den Luftraum. Ihre mehrschichtigen Flügel inspirieren heute Ingenieure – doch ihre Träger hinterließen keine Nachkommen.
Der grazile Körper von „Mrs. T” liegt mit angewinkelten Flügeln auf dem Rücken. Ein Unterarm ist gebrochen. Ihr Kopf mit dem kräftigen Schnabel und den spitzen Zähnen ist nach links gekippt. Zwischen Beinen und Bauch liegt ihr letztes Ei. Das 160 Millionen Jahre alte Fossil aus Liaoning (China) ist das weltweit erste Pterosaurier-Muttertier mit Ei. Der spektakuläre Fund wurde kürzlich von chinesischen und englischen Paläontologen im Wissenschaftsmagazin „Science” vorgestellt. Lü Junchang und seine Kollegen vermuten, dass Mrs. T mit dem gebrochenen Arm flugunfähig ins Wasser gefallen und ertrunken ist. Danach soll die Flugechse auf den Meeresboden gesunken sein, wo Fäulnisgase das letzte Ei aus dem Körper pressten.
Die gut entwickelte Eierschale zeigt, dass es bald gelegt worden wäre und im Vergleich zur Körpergröße des Muttertiers – fast 80 Zentimeter Flügelspannweite – klein war: nur 2 Zentimeter im Durchmesser. Auffällig ist die pergamentartige Schale. Damit ähnelt das Flugsaurier-Ei mehr den heutigen Krokodil-Eiern als den hartschaligen Eiern der Vögel. Das kleine verformbare Ei passte durch einen engen Geburtskanal in einem wenig elastischen Rumpf. Die Dehnbarkeit des Brust- und Bauchraums wiederum hängt direkt mit der Atmung zusammen.
Vögel oder Krokodile?
Leon Claessens ist Paläontologe in Yale im US-Bundesstaat Connecticut. Er hat lebende Vögel und Krokodile geröntgt und aus seinen Beobachtungen ebenfalls Rückschlüsse auf die Atmung der Pterosaurier gezogen. Nach seiner Meinung haben die Flugechsen ähnlich wie Vögel geatmet: Die Lunge und ein System aus dehnbaren Luftsäcken ermöglichten einen leistungsfähigen Luftstrom. Eberhard („Dino”) Frey ist anderer Meinung. Der Paläontologe vom Museum für Naturkunde in Karlsruhe kommt nach detaillierten Analysen der Pterosaurier-Anatomie zu dem Fazit: „Der Brustkorb und die Beckenregion des Flugechsen-Skeletts waren viel weniger dehnbar als bei Vögeln. Sie haben daher nicht wie Vögel geatmet, sondern eher wie Krokodile.” Bei Krokodilen sind Brust- und Bauchraum wegen der knöchernen Außenpanzerung kaum dehnbar. Deshalb wird die Lunge durch starke, am Becken ansetzende Muskeln nach hinten erweitert. Ein Luftsacksystem im Brust- und Bauchraum der Flugsaurier schließt Frey aufgrund der Rumpfkonstruktion aus. „Pterosaurier waren viel echsenähnlicher als Vögel.”
Mrs. Ts kleines Ei liefert nicht nur Indizien, wie der Atmungsapparat aussah. Es ermöglicht auch erstmals eine definitive Geschlechts- bestimmung: Der Kopf ohne Kamm und das breitere Becken sind demnach typisch für weibliche Flugsaurier. Bereits zuvor hatten Forscher vermutet, dass die auffälligen Kopf-Kämme vieler Fossilien ein männliches Merkmal sind.
Relikte versteinerter flughäute
Die Flugsaurier sind die größten Tiere, die je geflogen sind – der in Rumänien gefundene Hatzegopteryx hatte eine Spannweite von bis zu zwölf Metern. Von den Armen und dem verlängerten vierten Finger spannten sich bis zu den Hinterbeinen unbehaarte Schwingen. Der Paläontologe Helmut Tischlinger hat die Flughäute eines Fossils mit ungewöhnlich dunklen Flügeln mit einer speziellen UV-Licht-Methode untersucht. Unter dem Namen „Dark Wing” kennen Experten das Skelett des 160 Millionen Jahre alten Sauriers Jeholopterus. Durch die Kombination aus verschiedenen UV-Lampen und optischen Filtern werden die Details der fossilen Flügelmembranen sichtbar: Neben den Flügelknochen sind schwarze Schleier zu sehen, die Vergrößerung zeigt faserartige Strukturen – die Relikte versteinerter Flughäute. „Erhaltene Weichteile von Fossilien lassen uns durch ein Zeitfenster tief in die Vergangenheit blicken”, erklärt Tischlinger.
Reste von Flughäuten und Knochen heben sich deutlich vom Gestein ab: „Manche Fossilien fluoreszieren im UV-Licht”, sagt Tischlinger. Im kurzwelligen Licht wird sichtbar, dass die Flughaut aus sechs Schichten bestand, die vermutlich verschiedene Funktionen wie Wärmeregulierung, Faltbarkeit und Stabilität hatten. Zuoberst bestand die Membran aus einer dünnen Außenhaut, gefolgt von einem lockeren Schaumgewebe, dessen Funktion noch ungeklärt ist. Dann folgten eine Faserschicht zur besseren Reißfestigkeit und Versteifung und eine Muskelschicht für Faltung und Verformung. Unten schlossen sich eine Blutgefäßschicht und vermutlich eine weitere dünne äußere Hautschicht an. Mehrere Funde belegen mittlerweile diese Abfolge. Die außergewöhnliche Konstruktion macht deutlich: Die Flügel der Pterosaurier waren anders gebaut als die von Fledermäusen und Vögeln.
Und im Gegensatz zu den gefiederten Vögeln hatten die fliegenden Saurier eine fellartige Körperbehaarung, den sogenannten Ptero-Flaum. Über 150 Millionen Jahre lang beherrschten sie den urzeitlichen Luftraum, bis die Flugechsen ohne direkte Nachfahren verschwanden. Wissenschaftler vermuten als Ursache starke Klimaschwankungen vor 70 Millionen Jahren. ■
von Bettina Wurche
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Internet
Beschreibung der bionischen Anwendungsmöglichkeiten der Flugsaurier-Flügel: „Pterosaurier als Flugmaschinen – Bionische Forschung in der Natur?” E. Frey & H. Tischlinger (2003) in: „ Paläontologie aktuell”: www.fossilien-journal.de/cms/red/download/02_07__Palaeo_Gesellschaft.pdf
Die beste aktuelle Informationsquelle über Flugsaurier (auf Englisch): pterosaur-net.blogspot.com/
Sehr gutes Blog des Paläontologen David Hone mit Flugsaurier-Beiträgen (auf Englisch): archosaurmusings.wordpress.com/
Film/Video
Paläontologen der Universität Portsmouth haben Pterosaurier lebensgroß und realistisch nachgebaut. „Portsmouth ,dragons‘ take to the air”: www.youtube.com/watch?v=6w4xzyKwIMk
Ausstellung
2013 eröffnet im Staatlichen Museum für Naturkunde in Karlsruhe eine Ausstellung zum Thema „Schwimmen und Fliegen in Natur und Technik” – Pterosaurier inklusive.
BIONISCHE WIEDERGEBURT
Die einzigartige Konstruktion der Flughäute der Pterosaurier mit ihren speziellen biomechanischen Eigenschaften erfährt derzeit eine Wiedergeburt: In einem Bionik-Projekt entwirft der Ingenieur Thomas Stegmaier vom Textilforschungszentrum in Denkendorf bei Esslingen zusammen mit Kollegen Textilmembranen für Stadiondächer und Bahnhöfe. Sie basieren auf der Flugsaurier-Forschung. „Zurzeit arbeiten wir noch an der Faltbarkeit der Membranen und der Stabilisierung der Randelemente” , so Stegmaier. Pterosaurier hatten eine nahtlose Anbindung der Flughaut an die aufgespreizten Finger und damit eine perfekte Verbindung von Membran und Stützstruktur. „Mit neuartigen Webtechniken können wir jetzt textile Gewebe mit Randausbildung herstellen, welche die Kraft vom tragenden Element auf die Membrantragfläche verteilen.”
