Dinosaurier-Fossilien bringen Flugingenieure auf neue Luftfahrt-Konzepte

Flugsaurier waren die größten Tiere, die – soweit bekannt ist – jemals geflogen sind. Sie schwebten 160 Millionen Jahre lang über dem Himmel und damit viel länger als jede moderne Vogelart. Trotz ihrer hervorragenden Luftfahrtqualität wurden die alten Flugsaurier bei der Suche nach Flugtechnologien weitgehend übersehen.

In einem am 15. April 2020 in der Zeitschrift „Trends in Ecology and Evolution“ veröffentlichten Forschungsbericht erläutern Wissenschaftler, warum und wie die Physiologie der Fossilien Lösungen für moderne Flugprobleme liefern könnte. Insbesondere die Flugstabilität und die Fähigkeit zum Selbststart könnten tief in den Knochen verborgen sein.

Fossilien wurden für die Forschung übersehen

Bisher haben sich Ingenieure bei der Entwicklung von Luftfahrttechnologien wie Drohnen und Flugzeugen weitgehend auf die Physiologie moderner Vögel und Insekten konzentriert. Fossilien sind oft unvollständig. Martin-Silverstone erklärt jedoch, dass es einige ausgewählte Flugsaurierfossilien gibt, die einen außerordentlich tiefen Einblick in die Anatomie ihrer Flügel bieten.

„Es gibt eine Menge wirklich cooler Dinge im Fossilienbestand, die unerforscht waren. Flugingenieure achten im Allgemeinen nicht auf die Paläontologie, wenn sie über Inspiration für den Flug nachdenken“, sagt die leitende Autorin Liz Martin-Silverstone von der Universität von Bristol. „Wenn wir nur moderne Tiere als Inspiration betrachten, fehlt uns wirklich ein großer Teil der Morphologie und wir ignorieren viele nützliche Optionen.“

Weiter sagte sie: „Es gibt zwei oder drei absolut erstaunlich erhaltene Flugsaurier-Fossilien, mit denen Sie die verschiedenen Schichten innerhalb der Flügelmembran sehen. Dies bringt uns einen Einblick in ihre einzelnen Bestandteile. Außerdem sind einige Fossilien so gut erhalten, dass die Flügelansätze unter der Hüfte sichtbar sind.“

Martin-Silverstone erklärt weiter: „Obwohl die Wissenschaft die Form des Flügels nicht genau kennt, kann diese durch Kenntnis der Membranbefestigungen die Wirksamkeit verschiedener Flügelformen modellieren.“ Die Analyse der Morphologie und der vorhergesagten Flugmechanik dieser alten Kreaturen ergab neue Ideen und Taktiken, die in modernen Konzepten nicht existieren.

Robuste Muskeln für den Start

Das Starten in die Luft durch einen Sprung ist im gesamten Tierreich gewissermaßen Standard. Größere Vögel benötigen jedoch einen Anlauf, um genügend Schwung für das Abheben zu erhalten.

Pterosaurier hingegen haben möglicherweise eine andere Methode entwickelt. Schließlich wogen diese Flugsaurier-Exemplare fast 300 Kilogramm. Eine Hypothese, die von Co-Autor Mike Habib vom „Dinosaur Institute“ vorgeschlagen wurde, zeigt, dass die Flügelmembran und die robusten Muskelansätze in den Flügeln es Pterosauriern ermöglichten, eine extrem hohe Sprungkraft zu erzeugen. Sie sprangen wohl von ihren Ellbogen und Handgelenken ab. Dies gab ihnen genug Höhe für den ersten Flügelschlag.

„Heutzutage braucht eine Drohne eine flache Oberfläche zum Starten und ist ziemlich eingeschränkt. Die einzigartige Startphysiologie von Flugsauriern kann möglicherweise dazu beitragen, einige dieser Probleme zu lösen“, sagt Martin-Silverstone.

Flugsaurier können auch Einblicke geben, wie Fluginstabilität – wie sie auch moderne Segel bei starkem Wind teilweise zeigen – in der Luft verhindert werden kann. So entwickelten Flugsaurier Strategien, um dem Flattern ihrer breiten Flügel entgegenzuwirken.

„Bisher haben wir uns (vergeblich) bemüht, Dinge wie Fluganzüge zu entwerfen, die dem Druck des Fluges standhalten können. Wenn wir verstehen können, wie Flugsaurier dies getan haben, können wir moderne technische Fragen lösen. Wie war diese Flugmembran tatsächlich aufgebaut?“, fragt die Wissenschaftlerin.

Körpermerkmale, die nie wieder kamen

Diese einzigartigen physiologischen Elemente sind auch nicht auf Flugsaurier beschränkt. Andere alte „Flieger“ wie Microraptoren hatten gefiederte Flügel an Armen und Beinen, während der neu entdeckte Dinosaurier Yi Qi Flügel hatte, die Federn mit einer fledermausartigen Membran kombinierten – ein Körperplan, der seit ihrem Aussterben nie mehr wiederholt wurde. Daher sind sich die Autoren einig, dass viele Flugstrategien noch richtig erforscht werden müssen.

Martin-Silverstone schlägt vor: „dass Biologen und Ingenieure sich gleichermaßen an Paläontologen wenden, wenn sie diverse Flugprobleme zu lösen versuchen. Wenn wir uns darauf beschränken, nur die modernen Tiere zu betrachten, werden wir Wissen auf der Strecke lassen.“ (cs)