Uralte Seeungeheuer mit langen Hälsen mussten vor etwa 200 Millionen Jahren große Körper entwickeln, um die Ozeane der Erde zu beherrschen, wie eine neue Studie zeigt.
Große Körper halfen ausgestorbenen Kreaturen, schnell zu schwimmen, selbst wenn sie bizarre Anhängsel hatten, die andernfalls den Luftwiderstand hätten erhöhen und sie verlangsamen können.
Größere Körper bedeuteten mehr Muskelmasse und ermöglichten es ihnen so, ihre Kraft und Geschwindigkeit zu steigern.
Dies galt insbesondere für die Elasmosaurier, die für ihren giraffenartigen Hals und einen schlangenähnlichen Kopf bekannt sind.
Die Elasmosaurier, bekannt für einen giraffenähnlichen Hals und einen schlangenähnlichen Kopf, sind eine Plesiosauriergattung, die während des kampanischen Stadiums der späten Kreidezeit vor etwa 80,5 Millionen Jahren in Nordamerika lebte
Die Studie wurde von Forschern der University of Bristol durchgeführt, die verschiedene 3D-Modelle erstellten und Computer-Strömungssimulationen durchführten, um verschiedene ausgestorbene Tetrapoden (viergliedrige Wirbeltiere) auf der Grundlage von Beweisen aus Fossilien zu untersuchen.
Dazu gehörten Ichthyosaurier, eine große Gruppe fischförmiger Meeresreptilien, die erstmals vor etwa 250 Millionen Jahren auftauchten und vor dem Aussterben der Kreidezeit (vor 65 Millionen Jahren) verschwanden.
Eine weitere ausgestorbene Tetrapodengruppe, die untersucht wurde, waren die Plesiosaurier, Meeresreptilien mit vier Flossen und außergewöhnlich langen Hälsen. Es wird angenommen, dass Plesiosaurier in der letzten Trias-Periode vor etwa 203 Millionen Jahren aufgetaucht sind.
Zu den Plesiosauriern gehörten Elasmosaurier, die die längsten Hälse der Plesiosaurier hatten.
Alle ausgestorbenen Lebewesen wurden mit Walen verglichen – einer modernen Ordnung von Meeressäugern, die Wale, Delfine und Schweinswale umfasst.
“Wir haben verschiedene 3D-Modelle erstellt und Computerströmungssimulationen von Plesiosauriern, Ichthyosauriern und Walen durchgeführt”, sagte Studienautorin Dr. Susana Gutarra Díaz von der Bristol School of Earth Sciences und dem National History Museum of London.
“Diese Experimente werden am Computer durchgeführt, aber sie sind wie Wassertank-Experimente.”
Forscher fanden heraus dass große Körper dazu beitragen, den übermäßigen Luftwiderstand zu überwinden, der durch extreme Morphologie wie lange Hälse entsteht.
Abgebildet sind 3D-Modelle aquatischer Tetrapoden, einschließlich der ausgestorbenen Plesiosaurier und der Ichthyosaurier
Dies entlarvt eine langjährige Vorstellung, dass es eine optimale Körperform gibt, um einen geringen Widerstand durch das Wasser zu gewährleisten.
Die Körpergröße ist wichtiger als die Körperform, um die Energieeinsparung beim Schwimmen für Wassertiere zu bestimmen, sagen die Experten.
Ein weiteres wichtiges Ergebnis war, dass die großen Hälse ausgestorbener Elasmosaurier zusätzlichen Luftwiderstand hinzufügten, dies wurde jedoch durch die Entwicklung großer Körper kompensiert.
Obwohl Plesiosaurier mehr Luftwiderstand erfuhren als Ichthyosaurier oder Wale gleicher Masse, waren diese Unterschiede relativ gering.
“Als wir eine große Stichprobe von Plesiosauriern untersuchten, die wirklich gut erhaltenen Fossilien in ihrer realen Größe nachempfunden waren, stellte sich heraus, dass die meisten Plesiosaurier Hälse unterhalb dieser Schwelle für hohen Luftwiderstand hatten, innerhalb derer der Hals länger oder kürzer werden konnte, ohne den Luftwiderstand zu erhöhen”, sagte die Studie Autor Dr. Benjamin Moon in Bristol.
“Aber interessanter ist, dass wir gezeigt haben, dass Plesiosaurier mit extrem langen Hälsen auch sehr große Oberkörper entwickelt haben, und dies hat den zusätzlichen Luftwiderstand kompensiert.”
Für Elasmosaurier waren lange Hälse für die Jagd von Vorteil, aber sie konnten diese Anpassung nicht ausnutzen und ihre Beute fangen, bis sie groß genug waren, um die Kosten des hohen Widerstands an ihren Körpern auszugleichen.
“Wir fanden heraus, dass sich die Halsproportionen bei Elasmosauriern sehr schnell veränderten”, sagte der Co-Autor der Studie, Dr. Tom Stubbs.
“Diese Studie zeigt, dass Plesiosaurier mit sehr langem Hals im Gegensatz zum vorherrschenden Allgemeinwissen nicht unbedingt langsamere Schwimmer waren als Ichthyosaurier und Wale, und dies ist zum Teil ihren großen Körpern zu verdanken.”
Computersimulation der Strömung über das 3D-Modell eines Elasmosauriers (Elasmosaurier hatten die längsten Hälse der Plesiosaurier)
Bei der evolutionären Suche nach Schwimmgeschwindigkeit können Körpergrößen jedoch nicht unendlich groß werden, da es auch bei sehr großen Größen einige Einschränkungen gibt.
“Die maximale Halslänge, die wir beobachten, scheint die Vorteile bei der Jagd gegen die Kosten für das Wachsen und Erhalten eines so langen Halses auszugleichen”, sagte Professor Mike Benton, ein weiterer Co-Autor.
“Mit anderen Worten, die Hälse dieser außergewöhnlichen Kreaturen haben sich im Gleichgewicht mit der Gesamtkörpergröße entwickelt, um die Reibung auf ein Minimum zu beschränken.”
Bisher war laut dem Team nicht klar, wie Form und Größe den Energiebedarf beim Schwimmen dieser vielfältigen Meerestiere beeinflussen.
Die neue Studie wurde heute in Communications Biology veröffentlicht.
WIE SCHWIMMEN PLESIOSAURIER?
Plesiosaurier benutzten zwei nahezu identische Flossenpaare, um sich durch das Wasser zu bewegen.
Beide Flossensätze sorgten für Vortrieb, so die neue Studie.
Im Gegensatz dazu verwenden andere Tiere wie Schildkröten und Seelöwen ihre Vorderflossen zum Stoßen und die Hinterflossen zum Lenken.
Das Team fand heraus, dass Wirbelbewegungen im Wasser, die von den vorderen Flossen des Plesiosauriers erzeugt wurden, den Schub der hinteren Flossen um 60 Prozent und ihre Effizienz um 40 Prozent erhöhten.
Im Vergleich zu anderen Meeresreptilien hatten sie einen kurzen Schwanz, der nur zum Lenken diente.
Die längst ausgestorbenen Paddelsaurier hätten sich locker gegen die heutigen Wassertiere behaupten können.
Plesiosaurier benutzten zwei nahezu identische Flossenpaare, um sich durch das Wasser zu bewegen (künstlerische Darstellung abgebildet)