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Neues über alte Vögel


von Judith Fehrer & Frieder Zimbelmann

Studium Integrale Journal
5. Jahrgang / Heft 1 - April 1998
Seite 31 - 33


Der Konfuzius-Vogel. 1995 wurde aus dem Nordosten Chinas der Fund eines fossilen Vogels bekannt, den man Confuciusornis sanctus nannte (Hou et al. 1995a,b; vgl. Studium Integrale Journal 3 (1996), 42). Der Fund stammt aus Süßwasserablagerungen der unteren Kreide, ist also nur wenig jünger als die nur aus marinen Ablagerungen Deutschlands bekannten Archaeopteryx-Fossilien (von denen inzwischen ein achtes Exemplar gefunden wurde). Es handelt sich um den frühesten Nachweis eines Vogels mit zahnlosem Hornschnabel. Sein Körper ist von Konturfedern bedeckt, die bei Archaeopteryx nicht eindeutig nachzuweisen waren und zu Zweifeln an dessen Warmblütigkeit führten. Das Skelett von Confuciusornis ist eine mosaikartige Kombination aus "fortschrittlicher" Schädelanatomie und Archaeopteryx-ähnlichen postcranialen Teilen (z.B Becken und Finger).

Abb. 1: Eine Platte mit dem Skelett eines Vogels aus der Unterkreide Chinas. Um die Einzelheiten besser hervortreten zu lassen, wurde sie mit Ammoniumchlorid beschichtet. Dabei werden allerdings die Federreste verdeckt. Maßstab: 4 cm. (Aus Peters 1996, Abdruck mit freundlicher Genehmigung des Autors und des Verlags)

Mittlerweile ist der Konfuziusvogel dabei, Archaeopteryx den Rang abzulaufen, was Anzahl und Erhaltungszustand der Funde betrifft. Von derselben Fundstelle in Beipiao (Liaoning, China) sind mittlerweile wohl an die hundert Exemplare gefunden worden, die mit den als Confuciusornis beschriebenen Exemplaren weitgehend übereinstimmen, aber auch einige Unterschiede aufweisen (Peters 1996). Allein das Senckenbergmuseum in Frankfurt besitzt zur Zeit neun vollständige Exemplare (Peters 1997a). Eines davon wurde bereits näher beschrieben (Peters 1996; Abb. 1). Zwei weitere Platten lagern z.B. in Eichstätt. Die Verfügbarkeit so vieler vollständiger Funde ist geradezu als Glücksfall zu bezeichnen, da verschiedene Details auf den Platten unterschiedlich gut zu erkennen sind. Zusätzliche, bei Confuciusornis nicht beschriebene Merkmale unterstreichen die Bedeutung der Funde.

Mosaikmerkmale bei Confuciusornis und ähnlichen Funden. Bei Confuciusornis liegt kein langer, reptilienähnlicher Schwanz vor. In der Rekonstruktionszeichnung von Hou et al. (1995b) ist der Schwanz wohl nur nach Vermutungen ergänzt worden. Die Senckenberger Exemplare haben miteinander verschmolzene Schwanzwirbel, die eine Art Pygostyl bilden, wie man es von heutigen Vögeln kennt. Es ist aufgrund seines Baus nicht aus dem Archaeopteryx-Schwanz ableitbar.

Bei den Beinen handelt es sich offenbar um Lauf-, nicht um Kletterbeine. Man bedenke, daß viele Hypothesen zur Entstehung des Fliegens davon ausgehen, daß Vögel zunächst auf Bäume kletterten und dann eine Art Gleitflug ausführten. Bei etwa einem Viertel der untersuchten Exemplare ist ein Brustbein mit einem niedrigen Kiel in der hinteren Hälfte zu erkennen. Das Brustbein ist sehr dünn. Es könnte bei jüngeren Tieren aus Knorpel bestanden haben und nur bei sehr alten Tieren verknöchert gewesen sein. Das würde erklären, warum man es nicht bei allen Exemplaren findet. Auch bei heutigen Vögeln verknöchert das Brustbein relativ spät in der Entwicklung. Brustbein und Brustbeinkiel spielen als Ansatzstellen für die Flugmuskulatur eine wesentliche Rolle für die Flugfähigkeit der Vögel.

Am Flügel findet man zwei getrennte Gelenkachsen, die eine Verschiebung der Knochen gegeneinander bewirken, wodurch sich wie bei heutigen Vögeln eine mechanische Kopplung von Ellbogen- und Handwurzelgelenk ergeben mußte; eine Einrichtung, die nach Peters (1997a, b) nur Sinn ergibt, wenn der Vogel flugfähig war. Drei recht lange, getrennte Finger waren vermutlich wesentlich beweglicher als die von Archaeopteryx. Die ebenso langen, aber wenig gebogenen Krallen sind keine typischen Kletterkrallen (Peters 1997a, b). Ihre Funktion ist bislang unklar. Kürzlich konnten bei zahlreichen rezenten Vogelgruppen Restkrallen nachgewiesen werden, und zwar bei so unterschiedlichen Arten wie Strauß und Mauersegler (Stephan 1992).

Abb. 2: Mögliches Flugbild der Senckenberg-Fossilien (nach einer Folie von Prof. D. S. Peters). Die ungefähre Lage der Arm- und Fingerknochen ist als Zickzack-Linie angedeutet.

Besonders interessant ist die Befiederung von Confuciusornis und der ähnlichen Funde: Sie besteht aus gewaltigen Schwingen, einem eher kurzen Schwanz und zwei riesigen, schmalen Schwanzfedern, die sich am ehesten als Schmuckfedern interpretieren lassen. Diese Befiederung macht eine Haltung des Vogels wie in der Rekonstruktion von Hou et al. (1995b) unwahrscheinlich. Naheliegender wäre, einen ausdauernden Segler anzunehmen (Peters 1997a,b; Abb. 2).

Der Daumen ist, anders als bei heutigen Vögeln, nicht befiedert. Allerdings trägt der dritte Finger möglicherweise eine eigene Serie von Schwungfedern. Man kann spekulieren, ob dadurch ein Doppeldeckereffekt entstand, der eine ähnliche Funktion erfüllte wie die Daumenschwinge. Diese dient bei heutigen Vögeln als Landeklappe und verhindert, daß der Luftstrom um den Flügel bei langsamen Geschwindigkeiten abreißt.

Die Mittelfußknochen, die den Lauf bilden, sind wie bei Archaeopteryx nur am oberen Ende miteinander verschmolzen. In der Ontogenese der heutigen Vögel erfolgt die Verknöcherung von unten her. Daraus folgt, daß es mindestens zwei verschiedene Entwicklungswege gegeben haben muß, die zum einen zu Confuciusornis und zum anderen zu den heutigen Vögeln führte (vgl. Abb. 4).

Ob alle Exemplare zur gleichen Art gehören, ist nicht klar. Sie wurden jedenfalls in großen Mengen gefunden, öfter z.B. 2-3 vollständige Exemplare auf derselben Platte. Einige Merkmale sind bei den Senckenberg-Exemplaren (und Confuciusornis?) einzigartig; sie kommen weder bei Archaeopteryx noch bei heutigen Vögeln vor. Daneben wurden auch Vögel gefunden, die einen vollständig verschmolzenen Lauf und ein Brustbein mit einem über die Gesamtlänge verlaufenden Kiel aufweisen.


Liaoningornis.

Ein Jahr nach Confuciusornis wurde ein weiterer Fund aus den selben Schichten in China beschrieben, der nach dem Fundort Liaoningornis benannt wurde (Hou et al. 1996). Er unterscheidet sich deutlich von seinem "Zeitgenossen" Confuciusornis. Er ist ebenfalls befiedert und seine Füße sind wie bei Confuciusornis für das Umgreifen von Ästen angepaßt, doch besaß Liaoningornis einen bezahnten Kiefer wie Reptilien, während Confuciusornis einen Hornschnabel hatte. Die Anpassungen an den Flug waren dagegen wiederum "moderner" als bei Confuciusornis. Das Brustbein ist gut entwickelt und hat einen Brustbeinkiel als Ansatzstelle für die Flugmuskeln. Zusammen mit einem weiten und verstärkten Brustkorb spricht dies dafür, daß Liaoningornis Luftsäcke und ein gut ausgebildetes Atmungssystem wie heutige Vögel besaß.


Ein Nestling aus der Unterkreide Spaniens.

Abb. 3: Fossile Überreste eines Nestlings aus der Unterkreide Spaniens zeigen u. a. "moderne" Merkmale. (Aus Sanz et al. 1997, Abdruck mit freundlicher Genehmigung)

Als besonders aufschlußreich erwies sich auch ein 1997 veröffentlichter Fund eines fossilen Jungvogels. Es handelt sich dabei um die Überreste eines Nestlings aus Schichten der Unterkreide Nord-Spaniens (Pyrenäen, Abb. 3), welche mit 135 Millionen Jahren nur um 10 Millionen Jahre jünger als Archaeopteryx datiert wurden. Erste Untersuchungen ergaben, daß das Wachstum nestjunger Vögel damals nach dem gleichen Schema ablief wie es bei heutigen Vögeln zu beobachten ist (beispielsweise eine frühe Bildung von winzigen, als "Foramina" bezeichneten Öffnungen in den Knochen). Ansonsten erwies sich der Bauplan des bisher noch nicht mit einem Namen versehenen Vogels einmal mehr als Mosaik aus "primitiven" und "fortschrittlichen" Merkmalen. Als primitiv gilt der Schädel mit Zähnen ähnlich denen von Archaeopteryx. Übereinstimmend mit dem Bauplan heutiger Vögel werden Stellung, Winkel und Proportionen der Flügelknochen als fortschrittlich angesehen. Auch dieser Vogel kann deshalb kaum als Zwischenglied zwischen Archaeopteryx und heutigen Vögeln angesehen werden.


Abb. 4: Unklare Verwandtschaftsverhältnisse der Vögel aus dem Oberjura und der Unterkreide. Evolutionstheoretisch müssen mindestens zwei unabhängige Linien angenommen werden, und der Zusammenhang mit Archaeopteryx ist fragwürdig. Weitere frühere Funde tragen zu weiterer Vielfalt bei (Iberomesornis, Sinornis, Eoalulavis), ohne jedoch bestimmte Abstammungsverhältnisse nahezulegen, da unterschiedliche Merkmalsmosaike verwirklicht sind. Die Ableitung des Archaeopteryx von Dinosauriern ist mit einem Fragezeichen versehen, da neben vielen passenden Indizien und cladistischen Analysen einige Merkmale und die stratigraphische Stellung zu diesem Übergang nicht passen (vgl. Burke & Feduccia 1997). (Nach Shipman 1997, verändert)


Schlußfolgerungen.

Diese und andere Funde belegen, daß in der Unterkreide der Fächer der verschiedenen Baupläne bei Vögeln bereits so groß war, daß Archaeopteryx als Vorfahr nicht in Frage kommt. Nach Peters (1997b) und Gibbons (1996) muß es mindestens zwei unabhängige Entwicklungslinien gegeben haben. Allgemein stellt sich mittlerweile die frühe Vogelevolution als ein Nebeneinander vieler verschiedener Baupläne und verschiedenster mosaikartiger Merkmalskombinationen dar, die eine phylogenetische Rekonstruktion erheblich erschweren (vgl. Abb. 4). Beispielsweise hätte man nicht vermutet, daß eine Flügelkonstruktion, wie sie in den Senckenberg-Exemplaren vorliegt, in Kombination mit einem so "altertümlichen" Becken beim selben Tier auftreten könnte. Wären die Knochen einzeln und nicht im Verband gefunden worden, man hätte sie wohl nicht für Teile ein und desselben Tieres gehalten. Womöglich muß man sich auch von vielen Vorstellungen verabschieden, was "typische Vogelmerkmale" sind: Beispielsweise taucht ein Hornschnabel offenbar in verschiedenen Vogellinien unabhängig auf und kommt darüber hinaus auch bei Schildkröten und Flugsauriern vor. Nicht einmal Federn scheinen allein für Vögel typisch zu sein, wie der Fund eines Dinosauriers mit Rückenbefiederung zu zeigen scheint (vgl. Shipman 1997).


Literatur

  • Burke AC & Feduccia A (1997) Developmental patterns and the identification of homologies in the avian hand. Science 278, 666-668.
  • Gibbons A (1996) Early birds rise from China fossil beds. Science 274, 1083.
  • Hou, L, Zhou Z, Gu Y & Zhang H (1995a) Confusiusornis sanctus, a new late Jurassic sauriurine bird from China. Chinese Sci. Bull. 40, 1545-1551.
  • Hou L, Zhou Z, Martin, LD & Feduccia A (1995b) A beaked bird from the Jurassic of China. Nature 377, 616-618.
  • Hou L, Martin LD, Zhou Z & Feduccia A (1996) Early adaptive radiation of birds: evidence from fossils from Northeastern China. Science 274, 1184-1167.
  • Peters DS (1996) Das Exponat des Monats: Ein nahezu vollständiges Skelett eines urtümlichen Vogels aus China. Natur und Museum 126, 298-302.
  • Peters DS (1997a) Konfuzius Ornis und die Vogelevolution im Mesozoikum. Reihe: Görlitzer Biologische Kolloquien, Vortrag am 25. 2. 1997 in Görlitz.
  • Peters DS (1997b) Die frühe Stammesentwicklung der Vögel. Reihe: Neues aus der Naturwissenschaft. Vortrag am 25. 2.1997 in Görlitz.
  • Sanz JL, Chiappe LM, Perez-Moreno BP, Moratalla JJ, Hernández-Carrasquilla F, Buscalioni A, Ortega F, Poyato-Ariza FJ, Rasskin-Gutman D & Martínez-Delclòs X (1997) A Nestling Bird from the Lower Cretaceous of Spain: Implications for Avian Skull and Neck Evolution. Science 297, 1543-1546.
  • Shipman P (1997) Birds do it ... did dinosaurs? New Scientist, 1 Febr. 1997, 27-31.
  • Stephan B (1992) Vorkommen und Ausbildung der Fingerkrallen bei rezenten Vögeln. J. Ornith. 133, 251-277.


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