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99 Millionen Jahre altes Bernsteinfossil zeigt die schrittweise Evolution von Flugfedern
Ein 99 Millionen Jahre altes Bernsteinfossil aus Myanmar zeigt eine Feder, deren äußere Gestalt bereits an heutige Flugfedern erinnert. Im Inneren fehlen ihr jedoch Verstärkungen, und ihre feinen Äste greifen nicht wie bei modernen Vogelfedern ineinander. Der Fund liefert damit Hinweise darauf, dass Größe und Federfahne früher entstanden als eine für leistungsfähigen Flug günstige Konstruktion.
Shanghai (China). Flugfedern müssen leicht und zugleich stabil sein, damit sie den Belastungen beim Flügelschlag standhalten und eine wirksame Tragfläche bilden. Aus fossilen Federn lässt sich ihre ursprüngliche Form häufig erkennen, doch wichtige Details des feinen Gewebeaufbaus gehen bei der Einbettung in Gestein verloren.
Das erschwert die Frage, welche Baumerkmale zuerst entstanden und ab wann eine Feder tatsächlich zur Steuerung oder zum Antrieb des Flugs beitragen konnte. Besonders aufschlussreich sind deshalb in Bernstein eingeschlossene Federn, deren Verzweigungen und innere Strukturen dreidimensional erhalten bleiben können.
Forscher der East China Normal University (ECNU) um Prof. Shuo Wang haben ein außergewöhnlich großes Federnfossil aus kreidezeitlichem Bernstein untersucht. Das als ECNU A0033 katalogisierte Stück stammt aus Myanmar und wurde 2016 dem Biologischen Museum der Universität überlassen.
Im Bernstein ist eine Feder mit einer erhaltenen Länge von rund 105 Millimetern und einer Breite der Fahne von maximal etwa 40 Millimetern eingeschlossen. Weil ihr unteres Ende fehlt, lässt sich die ursprüngliche Länge nur abschätzen. Laut der Rekonstruktion dürfte sie mehr als 140 Millimeter betragen haben. Damit ist sie die längste bislang bekannte dreidimensional in Bernstein erhaltene Feder.
Für die Analyse betrachtete das Team die Feder zunächst mit einem Lichtmikroskop durch den Bernstein und entnahm zwei kleine Proben für die Rasterelektronenmikroskopie. So ließen sich die feinen Verästelungen und der Aufbau des zentralen Federschafts genauer beurteilen.
Die Feder besitzt zwei annähernd symmetrische Fahnen, in denen zahlreiche Federäste dicht nebeneinanderliegen. Eine solche Anordnung ähnelt dem Grundaufbau heutiger Schwungfedern und lässt äußerlich eine zusammenhängende Fläche erkennen.
Beim Fundstück fehlen an den feineren Nebenästen jedoch die kleinen Häkchen, die benachbarte Federäste heutiger Vögel miteinander verzahnen. Auch der Federschaft ist anders aufgebaut. Sein Querschnitt blieb an der Unterseite offen und verfügte noch nicht über die vollständige innere Gewebedifferenzierung moderner Flugfedern.
Das Äußere konnte somit bereits an große Schwungfedern erinnern, obwohl wichtige Merkmale einer belastbaren Tragfläche noch nicht ausgebildet waren. Ein fortgeschrittener Umriss allein erlaubt demnach keinen sicheren Schluss auf die Flugfähigkeit des früheren Federträgers.
Um die mechanischen Folgen abzuschätzen, verglich die Arbeitsgruppe am Computer den aus dem Fossil rekonstruierten offenen Federschaft mit einem stärker geschlossenen Vergleichsmodell. Unter gleichen angenommenen Strömungsbedingungen bog sich die fossile Variante in den berichteten Berechnungen rund zehnmal stärker.