Das Idealgewicht der Wale

Haben Sie sich schon einmal überlegt, warum Wale und andere Meeressäuger so groß sind? Fast alle stammen von deutlich kleineren Landsäugern ab und auch ihre nächsten landlebenden Verwandten sind oft kleiner als sie selbst. Vier Mal sind Landsäuger „zurück“ ins Wasser gegangen, woraus die heutigen Gruppen Seekühe (Sirenia), Wale (Cetacea), Robben (Pinnipedia) und Otter (Lutrinae) hervorgegangen sind. Die ersten drei haben seit ihrem Gang ins Wasser gewaltig an Gewicht zugelegt, nur die Otter sind klein geblieben. Ist die Gewichtszunahme reiner Zufall und passiert nur, weil die Beschränkung des Landlebens aufgehoben ist? Oder steckt hinter der Größe der Meeressäuger vielleicht doch ein Prinzip?

Die Frage, die sich alle stellen

Diese Frage ist im Laufe der Zeit immer wieder gestellt aber nie quantitativ beantwortet worden. Bis William Gearty, ein Doktorand der Stanford Universität, sich eingehend mit ihr beschäftigt hat: Ist die Größe der Meeressäuger Zufall?

Galapagos-Seelöwen

Um der Antwort näher zu kommen, verglich er Größe und Gewicht lebender und fossiler Meeressäuger und ihrer landlebenden Verwandten. Er stellt fest, dass die Gewichtszunahme zu konsistent ist, um zufällig zu sein. Zu seinem Erstaunen sah er auch, dass sich die Evolution aller drei Gruppen (Seekühe, Wale, Robben) dem gleichen Idealgewicht von rund 500 kg annähert, während die ihrer landlebenden Verwandten viel weiter auseinander liegen.

Warum 500 kg?

Seine ursprüngliche Frage war damit beantwortet: die Größe ist kein Zufall. Aber jetzt wollte Gearty doch wissen, warum sich die Meeressäugergruppen alle auf ein Idealgewicht hinbewegen. Unter den von ihm untersuchten Szenarien konnte einzig die Energie-Kosten-Hypothese das Streben nach einem Idealgewicht erklären. Sie besagt, dass die Evolution auf ein Maximum frei verfügbarer Energie zustrebt. Frei verfügbare Energie ist die Restenergie, die nach grundlegendem Stoffwechsel und Thermoregulation übrigbleibt und somit für Wachstum, Fortpflanzung und Energie benötigendes Verhalten, z. B. Spielen, zur Verfügung steht.

Große Tümmler

Die Energie-Kosten-Hypothese

Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit von Wasser kühlen kleinere Meeressäuger schnell aus und verbrauchen den größten Teil ihrer Energie für die Thermoregulation. Es bleibt kaum Restenergie übrig. Die ins Wasser gegangenen Landtiere mussten also schnell und systematisch an Masse zulegen, um nicht alles Futter in Wärme umzusetzen. Nur die Otter halten sich nicht an die 500 kg Regel. Warum? Gearty vermutet den Grund im halb-aquatischen Leben der Tiere: Da sie nur einen Teil ihres Lebens im Wasser verbringen, dürften sie sowohl dem Druck der Anpassung ans Landleben als auch ans Wasserleben ausgesetzt sein. Und ihr dickes Fell könnte ihnen außerdem die Thermoregulation erleichtern.

Damit ist die Annäherung von unten an die angestrebten 500 kg erklärt. Aber was ist mit der von oben? Für sehr große Tiere ist der Nahrungserwerb nicht mehr effizient. Sie verbrauchen sehr viel Energie für den grundlegenden Stoffwechsel, weshalb wiederum relativ wenig freie verfügbare Energie übrigbleibt. Tiere mit Zähnen können aufgrund dieser Einschränkung nicht größer werden als Pottwale. Bartenwale dagegen haben eine effizientere Ernährungsweise gewählt – sie können mit einem Schluck einen ganzen Krillschwarm verschlingen – weshalb sie zu Superwalen heranwachsen können, neben denen Pottwale wie Kinder aussehen.

Das Idealgewicht ist eine Formel

Mit erstaunlich einfachen Rechnungen – so Geartys eigene Worte – konnte er Minimal-, Maximal- und Durchschnittsgewicht für Meeressäuger außer Ottern berechnen. Seine Ergebnisse entsprechen den Größen, die wir in der Natur tatsächlich beobachten. Wer hätte gedacht, dass Meeressäuger, die wir für so frei in Gewicht und Größe gehalten haben, tatsächlich stärkeren Einschränkungen unterworfen sind als wir Landsäuger?

 

Originalartikel: Energetic tradeoffs control the size distribution of aquatic mammals, William Gearty, Craig R. McClain and Jonathan L. Payne, PNAS 2018

Veröffentlicht von

Ich bin promovierte Biologin, Taucherin und generelle Meeresenthusiastin. Geboren an der Nordsee studierte ich Biologie im Binnenland, ursprünglich um Wissenschaftsjournalistin zu werden. Nach einem über 20jährigen Umweg - der unter anderem eine Promotion in Neurobiologie, einen Postdoc im Bereich Krebsforschung zwischen Mittel-, Rotem und Totem Meer, ein Jahr als wissenschaftliche Reiseleiterin auf den Galapagos-Inseln, zwölf Jahren als Trainerin und Consultant in der Telekommunikationstechnik, Reisen nach Kiribati, Fidschi und in über 40 andere Ländern enthielt - schließt sich der Kreis: Artikel in verschiedenen Zeitschriften und Zeitungen sowie ein erstes Buch (Klimawandel hautnah, Springer 2018) bringen mich langsam zurück zu den Wurzeln, zum Wissenschaftsjournalismus.

4 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Mit mehr Körpermasse ändert sich allerdings mehr als nur die Energiebilanz. Es tauchen auch neue, ganz andere Probleme auf wie die der erhöhten Anfälligkeit für Krebs, denn jede Zelle kann entarten und mit mehr Körpergewicht gibt es mehr Zellen. Wale und andere grosse Tiere wie Elephanten müssen also über eine bessere Krebsabwehr verfügen um nicht vorzeitig einer Neoplasie anheimzufallen. Tatsächlich findet man ja in grossen Tieren mehr Tumorunterdrückungsgene. Es gibt die Hypothese, dass die evolutionären Kosten solcher Tumorunterdrückungsgene verhindern, dass auch Tiere mit kleiner Körpermasse sie in so hoher Anzahl wie die grossen Tiere besitzen.

  2. Nicht nur die Energiebilanz spricht allerdings für grössere Meeressäuger, sondern auch der Vorteil gegenüber Fressfeinden, denn Meeressäuger können sich nicht wie Fische irgendwo in einer Unterwasserhöhle oder einem Korallenriff verstecken. Sie müssen immer wieder an die Oberfläche zurückkehren um Atem zu holen.Das ist quasi ihre Achillesferse aus Sicht von potenziellen Fressfeinden. Doch je grösser sie sind, desto weniger solche Fressfeinde gibt es. Es ist deshalb wohl kein Zufall, dass von den 3 genannten Gruppen Seekühen, Walen und Robben, die Wale die grössten sind, denn Wale gehen anders als Seekühe und Robben nie an Land und müssen sich deshalb gegen potenzielle Feinde wie Haie grundsätzlich schützen.

  3. Nicht nur die Energiebilanz spricht allerdings für grössere Meeressäuger, sondern auch der Vorteil gegenüber Fressfeinden, denn Meeressäuger können sich nicht wie Fische irgendwo in einer Unterwasserhöhle oder einem Korallenriff verstecken. Sie müssen immer wieder an die Oberfläche zurückkehren um Atem zu holen.Das ist quasi ihre Achillesferse aus Sicht von potenziellen Fressfeinden. Doch je grösser sie sind, desto weniger solche Fressfeinde gibt es. Es ist deshalb wohl kein Zufall, dass von den 3 genannten Gruppen Seekühen, Walen und Robben, die Wale die grössten sind, denn Wale gehen anders als Seekühe und Robben nie an Land und müssen sich deshalb gegen potenzielle Feinde wie Haie grundsätzlich wappnen.

  4. Ein „Idealgewicht“ für Wale?

    Das Gewichts- bzw. Größenspektrum ausgewachsener Wale reicht von durchschnittlich 50 kg bis 100.000 kg. Nie käme ich auf den Gedanken, es könne da ein speziesübergreifendes Idealgewicht von rund 500 kg geben. Und schon gar nicht, dass dieses Idealgewicht evolutionär „angestrebt“ wurde und wird.

    Dass es im Lebensraum Meer im Laufe der Jahrmillionen überwiegend zu einer Gewichtszunahme gekommen ist, mag schon sein, und sicherlich spielen die genannten Gründe dabei eine wesentliche Rolle, aber damit hat es sich nach meinem Dafürhalten auch schon. Weitergehende Schlüsse über ein angestrebtes Gewichtsoptimum halte ich angesichts der vielen kleinen Walarten für ziemlich mutig.

    Aber danke für den Beitrag, schon interessant, was so alles beforscht wird!

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