Dinosaurier-Federn im neuen Licht

Warum trugen Dinosaurier ein Federkleid lange bevor der Urvogel Archaeopteryx erste Flugversuche unternahm? Ein Forscherteam der Universitäten Bonn und Göttingen ging dieser Frage im Fachjournal «Science» erschienen Artikel «Beyond the Rainbow» nach. Die Urechsen verfügten offenbar über eine ausgeprägte Farbwahrnehmung, führen die Wissenschaftler aus. Ihre These: Die Evolution von Federn ermöglichte den Dinosauriern eine grosse Farbigkeit, die an Partnerwahl und Fortpflanzungserfolg massgeblich beteiligt war.  

Schon zu Zeiten des Evolutionsforschers Charles Darwin im 19. Jahrhundert wurde vermutet, dass Vögel und Dinosaurier nahe Verwandte sind. Gewissheit brachten aber erst über 130 Jahre später die zahlreichen Funde gefiederter Dinosaurier, vor allem aus chinesischen Lagerstätten. Dank dieser Fossilien weiss man, dass die Vögel aus einem Zweig mittelgrosser Raubsaurier entstanden sind, den sogenannten Theropoden. Vertreter dieser zweibeinigen Fleischfresser sind Tyrannosaurus rex oder auch die aus dem Film «Jurassic Park» bekannten Velociraptoren. Wie später die Vögel trugen auch diese Raubsaurier Federn – lange bevor der Urvogel Archaeopteryx sich in die Lüfte erhob. Warum war das so, obwohl diese Dinosaurier gar nicht fliegen konnten?

Das Farbsehen der Dinosaurier
«Bisher wurde die Evolution von Federn vor allem als Anpassung an das Fliegen oder die Warmblütigkeit betrachtet», sagt die Forscherin Marie-Claire Koschowitz von der Universität Bonn. «Mich hat keine dieser Ideen wirklich überzeugt. Es muss eine wichtige Eigenschaft geben, die Federn so einzigartig macht und dafür sorgte, dass sie sich rasant unter den Vorfahren unserer Vögel verbreiteten», sagt Koschowitz. Sie wurde im Farbsehen der Dinosaurier fündig. Über die Analyse der Verwandtschaftsverhältnisse der Dinosaurier mit den Reptilien und Vögeln schloss die Wissenschaftlerin, dass Dinosaurier nicht nur über drei Farbrezeptoren für Rot, Grün und Blau wie das menschliche Auge verfügt haben. Sie konnten wahrscheinlich ebenso wie ihre nächsten noch lebenden Verwandten, die Krokodile und Vögel, auch noch über einen zusätzlichen Rezeptortyp extrem kurzwelliges und ultraviolettes Licht sehen.

Für die meisten Tiere ist dadurch die Welt noch viel bunter als für den Menschen und andere Säugetiere. Säugetiere haben allgemein ein schlechtes oder kein Farbsehen, weil sie in der frühen Phase ihrer Entstehung überwiegend nachtaktiv lebten. Im Gegensatz dazu belegen zahlreiche Studien zum Sozialverhalten und zur Partnerwahl tagaktiver Reptilien und Vögel, dass durch Farben vermittelte Informationen hier einen enormen Einfluss auf den Fortpflanzungserfolg haben.

Federn ermöglichen optisch auffälligere Signale als Fell

Durch Fossilfunde von Dinosauriern weiss man, dass die Vorläufer der Federn Haaren ähnelten, vergleichbare dem Fell von Säugetieren. Sie schützten vor allem die kleineren Raubsaurier, aus denen die Vögel hervorgingen, vor dem übermässigen Verlust von Körperwärme. Das Problem bei den haarähnlichen Urfedern und bei Fell ist aber, dass es kaum Farbigkeit erlaubt, sondern nur grobe Muster in Braun- und Gelbtönen sowie Schwarz und Weiss. Grosse flache Federn lösten dieses Problem, indem sie gleichzeitig die Darstellung von Farben und die Wärmeisolation ermöglichen. Ihre breite Oberfläche, geformt aus verhakten Hornstrahlen, erlaubte eine konstante Lichtbrechung und in der Folge die Entstehung sogenannter Strukturfarben. Diese Lichtbrechung ist zwingend nötig, um Farben wie Blau, Grün, metallisches Schimmern oder auch Farben im UV-Bereich zu erzeugen. «Mit Federn lassen sich wesentlich auffälligere optische Signale senden, als dies mit Fell möglich wäre. Irisierende Paradiesvögel und Kolibris sind hier nur zwei von unzähligen Beispielen», sagt Koschowitz.

Die Evolution der Federn erscheint so in neuem Licht: Sie ermöglichen ein nahezu unendliches Spektrum an Farben und Mustern und zugleich die nötige Wärmeisolation. «Das erlaubte den Dinosauriern, mit ihrem bunten Federkleid zu prahlen, aber gleichzeitig warmblütig zu sein – etwas, was die Säugetiere nicht geschafft haben», fasst der Wissenschaftler Martin Sander von der Universität Bonn zusammen.

^{Originalpublikation:
Marie-Claire Koschowitz, et al.: «Beyond the rainbow», Science (2014).
DOI: 10.1126/science.1258957}