Evolution der Schwimmstile bei Robben | Polarjournal
Die Vorderflossen von Seeleoparden, die zu den Hundsrobben gehören, sind wesentlich größer als bei anderen Arten derselben taxonomischen Familie. Foto: Julia Hager

Robben sind Säugetiere, die (fast ausschließlich) im Meer leben und perfekt an den Lebensraum Wasser angepasst sind. Ihre Körper sind je nach Art mehr oder weniger stromlinienförmig und mit ihren Flippern gleiten und manövrieren sie durch die Küstengewässer der Ozeane beinahe so elegant wie Vögel in der Luft. Evolutionsgeschichtlich stammen sie von vierbeinigen Landraubtieren ab, die sich vor 20 – 25 Millionen Jahren auf die Jagd im Wasser spezialisierten. Aufgrund der unterschiedlichen Schwimmstile der verschiedenen Robbenarten — Hundsrobben nutzen eher ihre hinteren Flossen für den Vortrieb, Ohrenrobben eher die Vorderflossen, Walrosse Vorder- und Hinterflossen — war man lange davon ausgegangen, dass die drei Robbenfamilien aus jeweils einem anderen landlebenden Vorfahren hervorgegangen sind, was genetische Untersuchungen widerlegten. Biologen und Ingenieure haben nun in einer aktuellen interdisziplinären Studie die verschiedenen Schwimmstile von Hunds- und Ohrenrobben analysiert und entschlüsselt, weshalb sich diese zwei Arten des Schwimmens entwickelten.

Unsere europäischen Robben (darunter Seehunde, Kegelrobben, Bartrobben) gehören alle zur Familie der Hundsrobben, die sich hauptsächlich mit ihren Hinterflossen fortbewegen und die kurzen, krallenbesetzten Vorderflossen zum Manövrieren nutzen. Ohrenrobben hingegen, zu denen Seelöwen und Seebären zählen, haben große, flügelartige Vorderflossen, die den Vortrieb generieren. Die Wissenschaftler wollten herausfinden, wie sich innerhalb einer Tiergruppe so unterschiedliche Schwimmstile entwickeln konnten und untersuchten das Schwimmverhalten und die Flossenanatomie von Kegelrobben (Halichoerus grypus), Neuseeländischen Seebären (Arctocephalus forsteri), Seeleoparden  (Hydrurga leptonyx) und Krabbenfresserrobben (Lobodon carcinophaga) genauer. In ihrer Studie, die von der Monash University in Melbourne, Australien geleitet wurde, nutzten sie modernste Computersimulationen zusammen mit Videoaufnahmen von schwimmenden Robben, um das evolutionäre Rätsel um die beiden Schwimmarten zu lösen.

Von Computertomographie-Aufnahmen abgeleitete 3D-Flossenmodelle von Kegelrobben (A), Krabbenfresserrobben (B), Seeleoparden (C) und Neuseeländischen Seebären (D). In der linken Spalte sind die Flossen entspannt, in der Mitte mit gespreizten «Fingern» beim Flossenschlag und die rechte Spalte zeigt die Brustflossen mit Querschnitten (hellblau), um die unterschiedlichen Grade der Stromlinienform hervorzuheben. Grafik: Hocking et al. 2021, Current Biology

Hauptautor Dr. David Hocking von der Monash University School of Biological Sciences arbeitete hierfür mit dem Ingenieur Dr. Shibo Wang vom Institut für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik der Monash University zusammen, um anhand hochentwickelter Strömungssimulationen zu zeigen, wie das Wasser um die unterschiedlich geformten Flossen der Robben fließt. 

(A – C): Unterschiedliche Phasen des Vorwärtsstoßes der Vorderflossen bei Kegelrobbe (links), Seeleopard (Mitte) und Neuseeländischem Seebär (rechts). Die Struktur des Schlags ist fast identisch bei den drei Arten.
(D): Verwendung der gestreckten und gedrehten Vordergliedmaßen als Bremse.
(E): Verwendung der gespreizten Hinterflossen als Ruder bei Drehungen. Auch hier ist die Struktur dieses Verhaltens bei allen Arten ähnlich. Fotos: Hocking et al. 2021, Current Biology

«Unsere Analyse zeigte, dass einige antarktische Robben, wie z. B. Seeleoparden, tatsächlich sehr stromlinienförmige, flügelartige Vordergliedmaßen haben, obwohl sie zur Familie der ‘Fuß-angetriebenen‘ Robben gehören», sagt Dr. Wang. Videoaufnahmen von Seeleoparden, die zu den Hundsrobben gehören, aus dem Taronga Zoo in Sydney zeigten deutlich, dass die Tiere ihre vorderen Gliedmaßen ähnlich nutzen wie die Ohrenrobben Seebär und Seelöwe.

Mit dieser Entdeckung konnten die Forscher zeigen, dass sich die Flossenform bei den verschiedenen Robbenarten konvergent entwickelte, das heißt, dass sich im Laufe der Evolution ähnliche Flossenformen mit derselben Funktion in den nicht näher verwandten Arten Seeleopard und Seelöwe herausbildeten.

Aufnahmen des Schwimmverhaltens bei Hundsrobben, Mönchsrobben und Ohrenrobben. Video: Hocking et al. 2021, Current Biology

«Flügelartige Flossen helfen Seeleoparden dabei, vorwärts zu schießen und schnell schwimmende Pinguine zu erbeuten», sagt Associate Professor Alistair Evans, der ebenfalls an der Studie mitgearbeitet hat, «und es scheint wahrscheinlich, dass die frühesten Seelöwen diese zusätzliche Geschwindigkeit auch brauchten, um ihre bevorzugte Beute zu erwischen: Schwarmfische.»

Weddellrobben gehören wie die Seeleoparden zur Familie der Hundsrobben, haben jedoch kleinere, mit Krallen besetzte Vorderflossen. Foto: Julia Hager

Neben «dem Einblick in die frühe Evolution des Schwimmens bei Robben», wie Dr. Evans sagt, liefert die Studie auch neue, praktische Erkenntnisse für menschliche Anwendungen: «Robben hatten Millionen von Jahren Zeit, um ihr Schwimmen zu perfektionieren und sie können uns ein oder zwei Dinge über Anmut und Eleganz unter Wasser lehren», erklärt Dr. Hocking. «Von ihnen zu lernen, könnte uns helfen, das Design von […] Maschinen wie Unterwasserdrohnen und Tauchbooten zu verbessern, indem wir ihre Geschwindigkeit, Manövrierfähigkeit oder Energieeffizienz erhöhen.»

Julia Hager, PolarJournal

Link zur Studie: David P. Hocking et al. 2021, Current Biology 31 (1-6). Convergent Evolution of forelimb-propelled swimming in seals. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.03.019

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