Wissenschaftler haben herausgefunden, dass ein großer Körper ausgestorbenen Meeresreptilien mit langen Hälsen einen dringend benötigten Mobilitätsschub verschafft.
Die neue Forschung, die die langjährige Vorstellung widerlegte, dass es bei Meerestieren eine optimale Körperform gibt, um ihre Körper unter Wasser stromlinienförmiger zu machen, fand heraus, dass die Körpergröße eines Tieres tatsächlich wichtiger ist als seine Körperform, wenn es um die Energiewirtschaft von geht Baden.
Für die Studie untersuchten Forscher der University of Bristol im Vereinigten Königreich eine Reihe verschiedener ausgestorbener Tetrapoden (viergliedrige Wirbeltiere), die während des Mesozoikums (vor etwa 252 Millionen bis 66 Millionen Jahren) lebten. Zu den Tetrapoden auf der Liste der Wissenschaftler gehörten der Ichthyosaurier, dessen torpedoförmiger Körper dem von Delfinen ähnelt, und Elasmosaurus , eine Gattung von Plesiosauriern, die für ihre vier großen Flossen und einen dramatisch verlängerten Hals bekannt ist, der ihnen half, sich schnell bewegende Beute zu fangen.
Während die Forscher herausfanden, dass ein längerer Hals beim Schwimmen einen gewissen Luftwiderstand verursachte, trug ein größerer Oberkörper dazu bei, diesen Verlust auszugleichen, laut virtuellen 3D-Modellen, die sie von diesen alten Tieren erstellten.
„Wir haben vorhergesehen, dass die Größe einen großen Einfluss haben würde, aber wir haben nicht erwartet, dieses Zusammenspiel zwischen Halsgröße und Körperform zu finden“, sagte Susana Gutarra Díaz, Paläobiologin an der School of Earth Sciences der University of Bristol und dem National History Museum aus London, der die Forschung leitete. "Der Vorteil eines größeren Körpers ist ein geringerer Widerstand im Verhältnis zur Körpermasse", sagte Gutarra Díaz gegenüber Live Science.
Um den Energiebedarf beim Schwimmen zwischen verschiedenen Meeresreptilien zu testen, erstellten die Forscher hypothetische digitale 3D-Modelle unter Verwendung von Fossilien von Plesiosauriern, Ichthyosauriern und ausgestorbenen Meeressäugern; Sie modellierten auch moderne Wale wie den Großen Tümmler (Tursiops truncatus). ). Anschließend wendeten sie Daten aus diesen Modellen auf ein Computerprogramm an, um Strömungssimulationen für die verschiedenen Themen zu erstellen. Mit anderen Worten, Gutarra Díaz und ihr Team bauten einen virtuellen Wassertank, der die aquatische Umgebung mit Dingen wie Geschwindigkeit und Richtung der Wasserströmung anpasste und maß, wie unterschiedliche Kräfte auf jedes Tier einwirken würden.
„In unserer Studie zeigen wir, dass große Tiere absolut gesehen einen größeren Widerstand haben, aber die massenspezifischen Kosten des Widerstands – oder die Kraft, die sie investieren müssen, um eine Einheit der Körpermasse zu bewegen – geringer sind“, sagte Gutarra Díaz. „Das hat damit zu tun, wie der Luftwiderstand mit der Größe skaliert. Der größte Teil des Luftwiderstands in diesen Wasserorganismen stammt von Hautreibung und hängt daher von der Oberfläche ab.“
Wenn ein Tier größer wird – vorausgesetzt, seine allgemeine Form ändert sich nicht – verringert sich das Verhältnis von Oberfläche zu Masse, da die Masse schneller zunimmt als die Oberfläche, erklärte Gutarra Díaz.
„Also zeigen wir, dass größer auch in Bezug auf die hydrodynamischen Einschränkungen besser ist“, sagte sie. „Mit anderen Worten, wir zeigen, warum sich einige große Wassertiere diese verrückten Formen leisten können.“
Wale sind ein gutes modernes Beispiel für dieses Phänomen, fügte Gutarra Díaz hinzu.
Die Studienautoren interessierten sich besonders für die Hälse von Elasmosaurus Individuen – die in einigen Fällen eine Länge von 20 Fuß (6 Metern) hatten – und so erstellten die Wissenschaftler 3D-Modelle von Elasmosaurus Körper mit unterschiedlichen Halsspannen. Ihre Simulationen zeigten, dass ein längerer Hals an einem bestimmten Punkt zusätzlichen Luftwiderstand hinzufügte, aber ein größerer Rumpf half, dies auszugleichen.
„Unsere Ergebnisse helfen uns, die evolutionären Kompromisse besser zu verstehen, denen Plesiosaurier ausgesetzt sind“, sagte Gutarra Díaz. „Unsere Simulationen zeigen, dass es einen Schwellenwert gibt, an dem ein hoher Widerstand eintritt, der bei einer Halslänge von etwa der doppelten Länge des Rumpfes liegt. Als wir eine große Stichprobe von Plesiosauriern analysierten, war es sehr interessant herauszufinden, dass die meisten Arten Halsproportionen entwickelt haben unterhalb dieser Schwelle. Interessanterweise hatten die Plesiosaurier, die längere Hälse entwickelten, auch sehr große Rüssel, die den Luftwiderstandsüberschuss aufhoben.“
Die Ergebnisse wurden am 28. April in der Zeitschrift Communications Biology veröffentlicht .