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Erfolgreicher in dünner Luft

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 19.01.2010 11:09

Alligatoren haben offenbar Lungen, deren Leistungsfähigkeit die eines jeden Säugetiers weit in den Schatten stellen. Das haben US-Biologen jetzt bei aufwendigen Untersuchungen festgestellt und in "Science" präsentiert. Mit ihren Lungen sind die Panzerechsen den Vögeln ähnlich, die nur über mehrere Ecken mit ihnen verwandt sind. Dennoch besitzen beide Tiergruppen gemeinsame Vorfahren, die zu Beginn der Trias lebten und damals den Grundstein für die Herrschaft der Dinosaurier legten. Die Ergebnisse der Wissenschaftler legen nahe, dass die Hochleistungslungen eine Rolle dabei spielten.

AlligatorenDie Vögel haben wohl die am höchsten entwickelte Lunge von allen irdischen Wirbeltieren.  Niemand kann sich mit ihnen messen, wenn es daran geht, noch das letzte Sauerstoffmolekül von der Luft herüber ins Blut zu zerren. Das Ergebnis ist, dass Zugvögel problemlos, elegant und jedes Jahr aufs Neue den Himalaja überfliegen, während der Mensch beim Aufstieg zu den Gipfeln der 8000er schnell zu japsen anfängt und meist Hilfe aus der Sauerstoffflasche sucht. Doch wie es scheint, sind Vögel nicht die einzigen mit einer Hochleistungslunge. Alligatoren und vermutlich ebenso die anderen Krokodilarten haben ein Atmungsorgan, das es vermutlich mit dem der Vögel aufnehmen kann und uns Säugetiere weit in den Schatten stellt.

"Wenn sie mit der Kälte fertig würden, dann könnten sie ohne weiteres den Mount Everest besteigen, ohne einen Sauerstofftank zu benötigen", ist Colleen Farmer überzeugt, Assistenzprofessorin für Biologie an der Universität von Utah in Salt Lake City. Farmer hat sich die Lungen der Panzerechsen ganz genau angesehen, etwa indem sie ein junges Tier in einen Computertomographen legte, oder schon etwas größeren Exemplaren Durchflusssensoren in die Lungen implantierte, um dort den Luftstrom zu messen. Und tatsächlich hat das amerikanische Krokodil auch genau das, was den Vögeln zu ihrer Leistung verhilft: Ihre Bronchien sind so aufgebaut, dass die Luft nur in einer Richtung durch sie hindurchströmt. Das Tier atmet zwar ein und aus, innerhalb der Lunge aber gibt es keinen Ein- und Ausstrom, wie bei den Säugetieren, sondern einen einzigen Ringstrom. "Vögel können dadurch unglaublich effizient Sauerstoff aus der Luft entnehmen", erklärt Farmer. Bei den Krokodilen ist die tatsächliche Sauerstoffaufnahme, anders als bei den Vögeln, noch nicht gemessen, aber die anatomischen Voraussetzungen sind vorhanden.

AlligatorlungeColleen Farmers Ergebnisse sind nicht nur für Kroko-Freunde interessant, sondern vor allem für Paläontologen. Denn Krokodile und Vögel sind miteinander verwandt. Ihre gemeinsamen Vorfahren sind die Archosaurier, eine Gruppe von Reptilien, der zum Beginn der Trias vor 246 Millionen Jahren ein spektakulärer Coup gelang. Sie entthronten die damaligen Herren der Welt, die Synapsiden, und begründeten die fast 200 Millionen Jahre dauernde Herrschaft der Dinosaurier. Wenn ihre heute so verschiedenen Nachfahren wie Vögel und Krokodile vergleichbare Lungen haben, "war diese Art Lunge vermutlich schon bei ihren Vorfahren vorhanden", so Colleen Farmer, "und mit ihrer Hilfe könnte diese Gruppe die Synapsiden als dominante Tiergruppe abgelöst haben".

Der Aufstieg der Archosaurier kam nach dem größten Massensterben der Erdgeschichte. Im Laufe des Perm war der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre von seinem Allzeithoch von über 30 Prozent im Karbon bereits langsam gesunken, doch an der Wende vom Perm zur Trias stürzte er rapide auf Werte von 12 oder 15 Prozent ab. Als Ursache wird der Ausbruch der Sibirischen Trap-Vulkane vermutet, die ungeheure Mengen von Kohlendioxid in die Atmosphäre bliesen und eine ganze Kaskade von Umweltkrisen auslösten, mit denen 95 Prozent der Meeres- und 70 Prozent der Landlebewesen nicht mehr klar kamen. Angefangen von den herrschenden Synapsiden bis hin zu einem großen Teil der Insekten ging der größte Teil der Ökosysteme zugrunde. Einen so tiefen Einschnitt in die Biodiversität hat die Erde vor und nach der permo-triassischen Zeitenwende nicht erlebt.

Alligator im CTNach der Katastrophe erholte sich das Leben nur langsam. Zunächst schien es, als würden die Urahnen der Säugetiere ihre zuvor dominante Position wieder einnehmen können, doch es kam dann ganz anders. Die Archosaurier kamen möglicherweise dank ihrer Hochleistungslunge mit dem niedrigen Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre klar und setzten sich schließlich gegen die Überlebenden der einstigen Herrscherklasse durch. Ironischerweise gehören die entthronten Synapsiden zu den Vorfahren der Säugetiere und damit auch des Menschen. Sie hatten noch im vorhergehenden Perm so furchterregende Vertreter wie den 3,5 Meter langen Dimetrodon hervorgebracht, verkamen im Erdmittelalter jedoch zu Winzlingen von Maus- bis maximal Hundgröße und erhielten erst durch den Untergang der Dinosaurier eine zweite Chance.

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