Hätte die Natur eine Evolutionsberatungsstelle eingerichtet, dann würde einer ihrer wichtigsten Überlebenstipps lauten: klein bleiben. Riesenwuchs mag einer Tierart mittelfristig – das heißt: über Millionen Jahre – Vorteile verschaffen. Aber er ist mit erheblichem Aufwand verbunden, um die Probleme zu lösen, die er mit sich bringt. Und auf lange Sicht rächt er sich immer.

Pump Up the Volume

Die Tücke steckt im Detail, und das beginnt schon beim Allergrundlegendsten: der Mathematik. Wird ein Körper größer, wächst sein Volumen zur dritten Potenz, die Oberfläche aber nur zum Quadrat. Das Verhältnis zwischen den beiden Größen verschiebt sich, und das hat Folgen – insbesondere für Säugetiere, die gegenwärtig die Riesen der Tierwelt stellen. Säugetiere sind endotherm, also "warmblütig". Ihre Körpertemperatur halten sie durch eine hohe Stoffwechselrate aufrecht. Und je geringer ihre Körperoberfläche im Verhältnis zum Volumen ist, desto weniger von der kostbaren Wärme geht nach außen verloren.

Das ist praktisch, wenn man in einer kalten Umgebung lebt. Darum nimmt innerhalb einer Gruppe eng verwandter Tierarten die durchschnittliche Körpergröße zu, je weiter man sich vom Äquator in Richtung Pole bewegt. Riesen in den heißen Äquatorländern hingegen müssen tricksen, um nicht zu überhitzen. Die Segelohren von Elefanten etwa haben kaum Volumen, aber jede Menge Oberfläche, die überschüssige Hitze abstrahlt. Im Vergleich dazu zierten die eiszeitlichen Mammuts recht aparte Öhrchen, sie hatten nur etwa ein Zwanzigstel der Größe der Ohren eines Afrikanischen Elefanten.

Trippelnde Riesenballerinas

2018 berichteten Forscher der Universität Genf im Fachjournal "Nature Communications", dass Afrikanische Elefanten noch eine weitere Spezialität auf Lager haben: Hinter ihren Runzeln verbirgt sich ein Netzwerk feinster Bruchlinien in der obersten Hautschicht. Das vergrößert nicht einfach nur die Oberfläche, es bildet ein regelrechtes Kanalsystem, in dem Wasser viel länger gespeichert bleibt als auf glatter Haut. Dieses Wasser kühlt und kompensiert den Umstand, dass Elefanten nicht schwitzen können.

Eine auf den ersten Blick paradox erscheinende Hilfestellung beim Größerwerden haben heuer Wissenschafter der Universitäten Reading und Tokio unter die Lupe genommen. Säugetiere können auf der Sohle laufen, wie es Menschen und Mäuse tun, auf den Zehen wie Katzen und Hunde oder nur auf den Zehenspitzen, wobei die Nägel dann zu Hufen ausgebildet sind. Und die größten Landsäugetiere sind allesamt Huftiere oder zumindest sogenannte Fast-Huftiere wie Elefanten, bei denen noch einige Spezialanpassungen des Fußskeletts und stoßdämpfende Pölster ins Spiel kommen. Die Riesen trippeln im Grunde wie Ballerinas, wie es das Team um Tai Kubo von der Uni Tokio zusammenfasste.

In ihrer im Fachjournal "PNAS" erschienenen Studie belegten die Forscher, dass die Abkehr vom ursprünglichen Sohlengang eminente Bedeutung für die Evolution der Säugetiere hatte. Nachdem der Asteroideneinschlag vor 66 Millionen Jahren die großen Dinosaurier vom Feld geräumt hatte, gab es für die Säugetiere Platz zu wachsen. Das taten sie auch recht schnell – aber nicht kontinuierlich. Mit einer umfassenden statistischen Analyse konnten Kubo und Kollegen aufzeigen, dass es in der Evolution verschiedener Säugetiergruppen mehrfach zu Entwicklungssprüngen kam. Immer wenn von einer Gangart auf die nächsthöhere umgestiegen wurde, lief das Größenwachstum fast siebenmal so schnell ab wie sonst. Die Forscher ließen offen, ob das Wachstum die Fußhaltung bewirkte oder umgekehrt, doch der Zusammenhang an sich ist eindeutig.

Für uns Sohlengänger mag es schwer vorstellbar sein, aber Studien haben gezeigt, dass ein auf Ballerinahaltung angelegtes Beinskelett sehr stabil ist, den Energieaufwand bei der Fortbewegung reduziert und hohe Geschwindigkeiten ermöglicht. Und es kann zu Riesenwuchs führen – bis hin zur Primaballerina assoluta der Säugetiergeschichte: Das Paraceratherium, ein Verwandter der Nashörner, lebte vor 34 bis 23 Millionen Jahren und war fast fünf Meter hoch und über sieben Meter lang. Mit einem Gewicht von bis zu 20 Tonnen war es das größte Landsäugetier aller Zeiten.

Wozu der ganze Aufwand?

Es stellt sich die Frage, warum die Säugetiere den mühsamen Weg in den Gigantismus überhaupt beschritten haben. Er eröffnet einige Möglichkeiten: Es können zum Beispiel Nahrungsressourcen erschlossen werden, bei denen sich der Verzehr nur auszahlt, wenn man sie in rauen Mengen zu sich nimmt – was ein großes Verdauungssystem erfordert, das in einem entsprechenden Körper untergebracht werden will. Außerdem erhöht sich mit zunehmender Größe die Mobilität und ermöglicht Wanderungen von einem ergiebigen Futterplatz zum nächsten.

Die Ernährung setzt den Säugetieren allerdings auch eine Grenze. Selbst das Paraceratherium hätte neben einem 30 Meter langen und 60 Tonnen schweren Sauropoden aus dem Dinozeitalter wie ein Pony gewirkt. Der Grund: Anders als viele andere Dinosaurier und erst recht anders als die Säugetiere dürften die gigantischen Sauropoden "Kaltblüter" gewesen sein. Ihre niedrigere Stoffwechselrate erforderte weniger Nahrung. Ein gleich großes Säugetier müsste länger fressen, als der Tag Stunden hat.

Letztlich ist eine auf Größe angelegte Ernährungs- und Lebensweise schon eine Form von Spezialisierung – und das ist eine weitere Eigenschaft, bei der man in der Evolutionsberatungsstelle entschieden den Kopf schütteln würde. Spezialisten gedeihen nur, solange sich die Umstände, auf die sie sich spezialisiert haben, nicht ändern. Kommt es zu einem plötzlichen Wandel, sind anpassungsfähige Generalisten im Vorteil.

Und ist eine katastrophale Änderung erst einmal eingetreten, bringt die Größe einen weiteren gewichtigen Nachteil mit sich: Je größer eine Tierart ist, desto niedriger ist ihre Reproduktionsrate, desto länger dauert es also, bis sich ein geschrumpfter Bestand wieder erholt. Eine Elefantenkuh braucht fast zwei Jahre, um ein Junges auszutragen. Im selben Zeitraum könnte eine Maus bereits ihre Ururururururururenkel um sich versammeln – was nicht nur in einer größeren Zahl an Individuen resultiert, sondern auch die Generationenfolge beschleunigt sowie die Chance auf Mutationen erhöht, die sich als günstig erweisen könnten und sich somit sehr schnell ausbreiten würden.

Das Ende ist unvermeidbar

In den vergangenen 300 Millionen Jahren haben die Landwirbeltiere eine Gruppe von Riesen nach der anderen hervorgebracht. Alle sind sie wieder verschwunden. Asteroideneinschläge, massiver Vulkanismus und andere Naturkatastrophen waren die Ursachen für ihr Aussterben. Aktuell wiederholt sich der Vorgang bei den Säugetieren, und der Auslöser sind diesmal wir. 2018 erstellten Forscher der University of New Mexico eine Statistik darüber, wie die Säugetiere im Zeitalter des Menschen im Schnitt immer kleiner wurden, weil eine Riesenart nach der anderen verschwand.

Das ernüchternde Ergebnis: Setzt sich der bisherige Trend fort, wird das größte Landtier des 23. Jahrhunderts nicht mehr die Dimensionen eines Elefanten oder gar eines Paraceratheriums haben. Es wird eine Milchkuh sein. (Jürgen Doppler, 24.2.2019)