Warum die größten Tiere nicht die schnellsten sind
Schnell, schneller, am schnellsten und dann doch wieder langsam
Eine Schnecke ist langsamer als eine Feldmaus ist langsamer als ein Feldhase ist langsamer als ein Gepard… Wie schnell ein Tier rennen kann ist besonders wichtig wenn es darum geht, Beute zu fangen oder einem Räuber zu entkommen und kann damit über Leben und Tod entscheiden. Je größer ein Tier, desto schneller kann es auch laufen. Das klingt im ersten Moment logisch. Führen wir also unseren ersten Satz fort, würde das bedeuten: … ein Feldhase ist langsamer als ein Gepard… – ist langsamer als ein Elefant. Stopp, Stopp, Stopp – jetzt aber mal langsam. Schneller als der Gepard ist an Land kein Tier! Warum ist der Gepard mit seiner eher mittelmäßigen Körpergröße das schnellste Landtier und warum ist der Wolf sogar schneller als ein Elefant oder ein Braunbär?
Dieser Frage wollte ich in meiner Doktorarbeit auf den Grund gehen, denn bisher gab es keine überzeugende Erklärung für dieses Phänomen. Im Zuge meiner Recherche sammelte ich Literaturdaten zu Spitzengeschwindigkeiten von Tieren und merkte schnell, dass dieser Zusammenhang nicht nur für laufende, sondern auch für schwimmende und fliegende Tiere gelten musste. Ab einem gewissen Gewicht nimmt die Höchstgeschwindigkeit von Tieren wieder ab, was zu einem parabelartigen Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit und Körpergewicht führt – so viel war klar… Aber warum ist das so?In meiner Arbeitsgruppe nahmen wir uns des Themas an und versuchten das generell zugrunde liegende Muster zu entschlüsseln. Obwohl die Lösung am Ende sehr simpel war, kostete es uns einiges an Zeit und Nerven bis wir letztendlich die essentiellen Aspekte herausgearbeitet hatten und ein Modell entwickeln konnten, das den Zusammenhang zwischen Körpergewicht und Geschwindigkeit beschreibt und Spitzengeschwindigkeiten von Tieren mit hoher Genauigkeit vorhersagen kann.
Sir Isaac Newton und die Spitzengeschwindigkeit von Tieren
Um ihre Höchstgeschwindigkeit zu erreichen müssen Tiere auf die in ihren Muskeln gespeicherte Energie zurückgreifen. Diese Energie ist schnell verfügbar, aber eben auch schnell erschöpft. Ist diese Energie verbraucht kann das Tier nicht weiter beschleunigen. Große Tiere haben mehr Muskelmasse und deshalb auch mehr Energie (und damit auch mehr Zeit) zur Verfügung, um zu beschleunigen. Theoretisch also könnten große Tiere auch die Schnellsten sein, da sie größere Energiereserven besitzen als kleine Tiere. Allerdings kommt jetzt auch Newtons Gesetz der Massenträgheit ins Spiel (Ja, auch wir Biologen brauchen hin und wieder Physik…), das auch im Tierreich gilt: ein Elefant braucht sehr viel länger seine fünf Tonnen Körpermasse zu beschleunigen als ein Wolf mit seinen 50 Kilogramm. Das bedeutet, dass der Elefant so lange braucht, um seinenn Körper auf die Höchstgeschwindigkeit zu beschleunigen, dass die Energiereserven bereits verbraucht sind bevor er sie erreichen.
Steinmarder. Foto: NABU/Johnny Krüger
Diese theoretische Höchstgeschwindigkeit würde etwa 250 Stundenkilometer betragen, die reale liegt aber deutlich niedriger (etwa 34 km/h). Dies führt letztendlich zu dem erwähnten parabelartigen Zusammenhang in dem die mittelgroßen Tiere die Schnellsten sind. Dieser Zusammenhang lässt sich aber natürlich auch auf noch größere Tiere ausweiten. Der Blauwal wiegt bis zu 200 Tonnen und ist heute das weltweit größte lebende Tier, ist aber dennoch um ein Vielfaches langsamer (37 km/h) als die etwa mittelgroßen Marline, auch Speerfische genannt (130 km/h). Wie steht es aber mit ausgestorbenen Arten wie Dinosauriern, die noch viel größer waren? Gilt diese Regel auch für sie?
T. rex war eine lahme Ente
Man könnte sagen: Ja zum Glück. Unser Modell ermöglicht es auch, Rückschlüsse auf die Geschwindigkeiten bereits ausgestorbene Tierarten zu ziehen und die sind für Dinosaurier wie zum Beispiel den Tyrannosaurus rex sehr ernüchternd: er erreichte nur eine Spitzengeschwindigkeit von etwa 27 Stundenkilometern. Die großen Pflanzenfresser wie Brachiosaurus waren mit ihren 12 km/h sogar noch um einiges langsamer. Der wesentlich kleinere Velociraptor hingegen kam auf bis zu 55 km/h. Usain Bolt hätte also mit seiner Spitzengeschwindigkeit von 44 km/h locker vor dem Tyrannosaurus rex fliehen können, dem Velociraptor wäre er aber wohl leider zum Opfer gefallen.
Dieses Wissen über die Spitzengeschwindigkeiten von Tieren kann auch für Themen der Ökologie und des Naturschutzes von Bedeutung sein. Aufgrund des Klimawandels und der daraus resultierenden Verschiebung von Verbreitungsgebieten und dem vermehrten Auftreten invasiver Arten, ergeben sich neue Arten-Konstellationen. Zukünftige Räuber-Beute-Beziehungen zwischen diesen Arten lassen sich mithilfe unseres Modells besser verstehen und vorhersagen. Darüber hinaus hilft es uns dabei, besser zu verstehen, wie Tiere sich in Landschaften bewegen, wie sie Habitate vernetzen und auch wie stark sie auf Fragmentierungen der Landschaft reagieren.
Englischsprachige Veröffentlichung in Nature Ecology and Evolution: „A general scaling law reveals why the largest animals are not the fastest„
Die Gastautorin Myriam Hirt ist Doktorandin am Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) in Leipzig.
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