Kleine Vögel haben eine große Vielfalt an Flugarten erkundet, von schwebenden Kolibris über hüpfende Spatzen bis hin zu hochfliegenden Mauerseglern und Schwalben. Eine neue Studie der Cornell University Studie könnte erklären warum.
Die Forscher fanden heraus, dass sich die tragenden Knochen in den Flügeln kleinerer Vögel möglicherweise freier entwickeln als bei größeren Vögeln, da das Skelett größerer Vögel einer höheren Belastung standhalten muss.
„Die Entwicklung der Flügelproportionen ist bei großen Vögeln, die einer größeren mechanischen Belastung ausgesetzt sind, stärker eingeschränkt“, sagte Andrew Orkney, Hauptautor und Postdoktorand im Labor des Co-Autors Brandon Hedrick, Assistenzprofessor für Biomedizinische Wissenschaften.
Ihre Studie, veröffentlicht In Naturkommunikationhat potenzielle Auswirkungen auf das biologische Verständnis der Tierevolution über Vögel hinaus.
„Wir haben festgestellt, dass größere Vögel verschiedene Skelettkomponenten ihrer Flügel gleichzeitig verändern müssen, anstatt verschiedene Teile ihrer Flügel unabhängig voneinander entwickeln zu können“, sagte Hedrick. „Es ist einfacher, einen kleinen Teil des Flügels zu verändern als den gesamten Flügel. Es könnte sein, dass größere Tiere weniger in der Lage sind, sich schnell zu entwickeln und generell in neue Nischen vorzudringen.“
Vögel unterscheiden sich in der Körpermasse um den Faktor 10.000, sodass sie ein hervorragendes Modellsystem sind, um diese umfassendere Frage bei Tieren zu untersuchen, sagten die Forscher. Bei Vögeln könnte dies den besonderen evolutionären Erfolg von Abstammungslinien mit kleinem Körperbau erklären. Von den insgesamt 11.000 Vogelarten sind beispielsweise etwa 6.500 Singvögel, die typischerweise klein sind.
„Kolibris sind ebenfalls eine sehr erfolgreiche und kleine Gruppe, aber nichts ist innerhalb der Vögel so erfolgreich wie Singvögel“, sagte Hedrick.
Die Forscher verwendeten zuvor veröffentlichte, frei zugängliche Datensätze mit präzisen Messungen von 228 Mikro-CT-gescannten Vogelskeletten. Auf jedem Knochen waren Orientierungspunkte als Referenz markiert. Anhand dieses Archivs wandten Orkney und Hedrick statistische Methoden an, um das Ausmaß zu ermitteln, in dem sich verschiedene Knochen entweder gemeinsam oder unabhängig voneinander im gesamten Vogelstammbaum entwickeln – dies wird als ihre evolutionäre „Integration“ bezeichnet.
In zukünftigen Arbeiten werden die Forscher untersuchen, wie Veränderungen im Thorax und Abdomen bei kleinen Vögeln mit den Flügeln interagieren; ob die Integration bei Vögeln, die gleich nach dem Schlüpfen flugfähig sind, anders strukturiert ist als bei Vögeln, die hilflos zur Welt kommen; und ob Fledermäuse, die die Flugfähigkeit unabhängig von Vögeln entwickelt haben, ähnlichen Evolutionsregeln folgen oder ob es mehrere Möglichkeiten gibt, ein flugfähiges Wirbeltier zu strukturieren.
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Andrew Orkney et al., Kleine Körpergröße ist mit erhöhter evolutionärer Labilität der Flügelskelettproportionen bei Vögeln verbunden, Naturkommunikation (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-48324-y