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Freitag, 25. Februar 2011

Schlangen auf dem Weg ins Meer


Die Seeschlange Pelamis platura, hier an einen Strand in Costa Rica gespült. Diese Art bewohnt die tropischen Ozeane der Welt. (Bild: Wikipedia).

Die Ozeane der Welt sind wahrscheinlich die Geburtsstätte des Lebens. Sie bilden unendlich weite und vielfältige Biotope, in denen es von Leben nur so wimmelt. Es ist daher nicht verwunderlich, dass im Lauf der Geschichte des Lebens wiederholt einzelne landlebende Gruppen von Tieren den Weg zurück in die blauen Weiten gesucht haben.

Der Weg ins Wasser

Unter den vierfüßigen Wirbeltieren haben beispielsweise die Wale, Seehunde, Seekühe und Pinguine diesen Weg in ihrer Evolution eingeschlagen. Bei ihnen allen wurde im Laufe der Zeit der Körper immer weiter an das Leben und die Fortbewegung im kühlen Nass angepasst. Die Lösungen für eine schnelle Fortbewegung wurden mehrfach unabhängig in sehr ähnlicher Weise entwickelt. Die Vorderbeine oder Flügel wurden zu Flossen, einige Gruppen verloren ihre Hinterbeine (so zum Beispiel Wale und Seekühe) und eine Schub erzeugende Schwanzflosse wurde neu gebildet. Auch wenn die Umbauten nicht immer gleich aussehen und unterschiedlich verwirklicht wurden, haben diese Tiere doch eines gemeinsam: ihr gesamter Körper ist stromlinienförmig.

Beinlose Vierbeiner

Ein australisches Forscherteam hat sich nun die Frage gestellt, wie solche Veränderungen bei der Umstellung vom Landleben auf den aquatischen Lebensraum bei Tieren vonstatten gehen mögen, die bereits in der landlebenden Form einen stark vereinfachten, schlanken Körperbau aufweisen. Dazu untersuchten sie Schlangen. Auch diese Reptiliengruppe stammt von vierbeinigen Vorfahren ab, wie man heute auch durch Fossilien weiß, die noch Beine aufweisen. Doch bereits vor langer Zeit sind die Schlangen dem Schlängeln verfallen - sie haben die Beine im Lauf ihrer Stammegeschichte zurückgebildet und dafür perfekte Anpassungen an das flinke Schlängeln entwickelt.

Dynamisches Trio
Innerhalb der Schlangen findet man bei den Giftnattern (Elapidae) drei verschieden stark ans Leben im Wasser angepasste Gruppen. Neben den "normalen", landlebenden Arten gibt es auch reine Meeresschlangen, die ihr ganzes Leben im Wasser verbringen. Zusätzlich kommen amphibische Arten vor, die beide Lebensräume nutzen. Zwar halten diese sich viel im Wasser auf. Zum Verdauen, Häuten und zur Eiablage jedoch sind sie auf Land angewiesen. Der glückliche Umstand des Vorhandenseins dieser drei Gruppen in naher Verwandtschaft bot den Wissenschaftlern die Gelegenheit zum direkten Vergleich ihres Körperbaus. Die Australier untersuchten 26 veschiedene Arten, vermaßen die Körper und berechneten vorhandene Unterschiede. Dabei kamen interessante Daten ans Licht.

Seitlich abgeplattet? Mitnichten!
Um sich im Wasser schwimmend fortzubewegen, sind Seeschlangen im mittleren und hinteren Bereich des Körpers seitlich abgeplattet. So lautet zumindest die Lehrmeinung. Das australische Wissenschaftlerteam konnte allerdings nachweisen, dass dies nicht wirklich zutrifft. Tatsächlich sei der Körper der Seeschlangen nach oben und unten verlängert, während sie dazwischen ähnliche Maße aufweisen, wie die landlebenden Schlangen. Dies mache einen deutlichen Unterschied zur vorigen Annahme und habe deutliche Vorteile für die Tiere, wie die Forscher argumentierten. Wäre der Körper von Seeschlangen seitlich abgeplattet, hätte also weniger Durchmesser, so würde eine Verformung ("Aufblähung") des Körpers sich stark auf die Schwimmleistung auswirken. Solche Verformungen treten beispielsweise auf, wenn die Schlangen trächtig sind oder große Beute verschlucken. Außerdem würde eine seitliche Abplattung mit dem Verlust an Platz für Muskelmasse einhergehen, was ebenfalls auf Kosten der Schwimmleistung ginge.

Volle Breitseite
Neben dem schlankeren Körperbau, so fanden die Wissenschaftler heraus, haben Seeschlangen im Verhältnis zum Körpervolumen zusätzlich eine deutlich größere seitliche Körperoberfläche als landlebende und amphibische Schlangen. Die große Fläche ist hilfreich bei der Fortbewegung. Außerdem ist bei Seeschlangen auch die gesamte Körperoberfläche im Verhältnis zum Körpervolumen vergrößert. Man könnte meinen, dass eine vergrößerte Oberfläche im Verhältnis zum Gesamtvolumen des Körpers sich negativ auswirkt, weil der Körper so mehr Wärme verliert. Dies spiele jedoch bei ektothermen ("kaltblütigen") Tieren wie Schlangen nur eine sehr untergeordnete Rolle, so die Forscher. Anders sieht dies bei endothermen ("warmblütigen") Tieren aus, wie Säugetieren oder Vögeln. Sie benötigen viel Energie, um die Körperwärme konstant hoch zu halten. Daher wäre eine größere Oberfläche dort ein kostspieliges Problem. Bei den Seeschlangen, so die Wissenschaftler, möge es sich dabei hingegen sogar um einen Vorteil handeln. Über die größere Körperoberfläche könne mehr Sauerstoff aus dem umgebenden Seewasser durch die Haut aufgenommen werden.

Mit kurzen Schwänzen schwimmt's sich besser
Wenn eine größere seitliche Körperfläche besseren Vorschub gewährleistet, ermöglicht ein verlängerter breiter Schwanz eine bessere Schwimmleistung, könnte man meinen. Interessanterweise scheint dies auf den Schwanz der Seeschlangen nicht zuzutreffen. Bei ihnen ist er im Verhältnis zur Körperlänge in der Tat deutlich kürzer als bei ihren landlebenden und amphibischen Verwandten. Die Wissenschaftler wiesen darauf hin, dass dies möglicherweise eine Frage der Biomechanik, insbesondere der Stabilität sei. Die Wahrscheinlichkeit, bei der Schwimmbewegung wegzuknicken und daher schlechteren Schub zu erzeugen, liege bei längeren Schwänzen deutlich höher als bei kürzeren. Seeschlangen haben zusätzlich zum kürzesten auch das dünnste Körperende, wodurch sie beim Schwimmen einen kräftigen Schub erzeugen können.

Der Weg ins Wasser
Die amphibischen Vertreter der untersuchten Schlangen lagen bei nahezu allen gemessenen Werten zwischen den rein landlebenden und vollständig aquatischen Arten. Dadurch deutet sich an, dass sich auch bei Schlangen gewisse Anpassungsmerkmale für das Wasserleben immer wieder herausbilden. Bei anderen ins Wasser zurückgekehrten oder sich auf dem Wege dahin befindenden Vierfüßern spielen Flossenbildung und Stromlinienform eine vorwiegende Rolle. Bei den einfach gebauten Schlangenkörpern ist es die "Verschmälerung" des Körpers, eine Verkürzung des Schwanzes sowie die Vergrößerung der Körperoberfäche. (fwi)

Gefunden in:

Brischoux, F. & Shine, R. in press
. Morphological adaptations to marine life in snakes. - Journal of Morphology. DOI: 10.1002/jmor.10933

Weiterführende Quellen:

Seeschlangen (Wikipedia)


Wall, F. 1909
. A monograph of the sea snakes. - Memoirs of the Asiatic Society of Bengal 2(8): 169-251.

Voris, H.K. 1977
. A phylogeny of the sea snakes (Hydrophiidae). - Fieldiana 70(4): 79-166.