Tiere

Warum zucken Haie mit ihren Schultern?

Mit Hilfe einer neuen Technologie fanden Wissenschaftler heraus, wie manche Haie ihre Beute verzehren. Dienstag, 7 November

Von Casey Smith

Haie haben keine funktionalen Zungen, mit deren Hilfe sie Nahrung herunterschlucken können. Stattdessen zucken manche von ihnen mit den Schultern, um ihre Beute in Richtung Magen zu befördern.

Wissenschaftler konnten dieses Verhalten dank eines neuen Röntgenbildgebungsverfahrens kürzlich zum ersten Mal beobachten. Mit der Methode beobachteten sie einen Bambushai dabei, wie er innerlich seine Schultern beim Fressen bewegte.

Indem sie ihren Schultergürtel zurückziehen, erzeugen Bambushaie eine Saugwirkung, durch die ihre Nahrung tiefer in ihr Maul und schließlich hinab in ihren Verdauungstrakt gezogen wird. Der Prozess wurde von Ariel Camp beschrieben, einer Forscherin von der Brown Universität und Hauptautorin der entsprechenden Studie, die in der Fachzeitschrift „Proceedings B“ der Royal Society veröffentlicht wurde.

Bambushaie sind in den Riffen des Indischen Ozeans heimisch. Mit einer Körpergröße von 50 bis 100 Zentimetern sind sie verhältnismäßig klein und verbringen einen Großteil ihrer Zeit mit der Suche nach Beute.

Nahrungsaufnahme durch Ansaugen wird von vielen Haien – und anderen Fischen – praktiziert, um Beutetiere oder -stücke zu verschlingen. Indem Fische ihre Mäuler schnell und weit aufreißen, wobei sie manchmal auch Muskeln tief im Körperinneren benutzen, erzeugen sie eine Saugwirkung, mit der sie Beute in ihren Körper ziehen können.

Es war zwar bekannt, dass Haie ihre Brustflossen nutzen, um zu schwimmen und sich über ihrer Beute zu positionieren, aber mit der Zeit kamen zunehmend Fragen über die Funktion des Schultergürtels auf.

Bei Strahlenflossern wie beispielsweise Welsartigen hat der Schultergürtel eine direkte Verbindung zum Schädel und zieht sich zusammen, wenn beim Fressen eine Saugwirkung erzeugt wird. Bei Haien ist der Schultergürtel nicht mit den Kiefern oder anderen Teilen des Kopfes verbunden, weshalb Wissenschaftler genauer untersucht haben, ob er beim Fressen eine Rolle spielt.

„Haie haben so einen langen Rachen, und sie müssen ihre Beute dort immer weiter hineinbewegen“, sagte Camp. „Wir glauben jetzt, dass er Teil einer ‚hydrodynamischen Zunge‘ ist. Haie und Fische ohne Zunge kontrollieren die Bewegung von Flüssigkeit in ihrem Maul, um ihre Nahrung zu handhaben.“

Das heißt, dass Bambushaie ihre Schultern (die aus einem U-förmigen Gürtel aus Knorpeln und Muskelansätzen bestehen) nutzen, um zu fressen und um ihre Brustflossen zur Fortbewegung zu steuern.

HAI-SCANS

Um dieses Verhalten zu beobachten, nutzten Camp und ihre Kollegen der Universitäten von Illinois und von Alaska in Anchorage eine an der Brown Universität entwickelte Technologie. Diese trägt den klangvollen Namen X-ray Reconstruction of Moving Morphology oder kurz: XROMM. Damit beobachteten sie drei Weißgepunktete Bambushaie, die Stücke von Tintenfischen und Heringen verschlangen.

Das System kombiniert CT-Scans der Haiskelette mit hochauflösenden Hochgeschwindigkeits-Röntgenaufnahmen. Als Hilfe dienen dabei kleine, implantierte Metallmarker. So können präzise, dreidimensionale Visualisierungen davon erstellt werden, wie sich Knochen und Muskeln in Menschen und Tieren bewegen.

Vergangene Studien des Schultergürtels haben sich nur in geringem Maße auf seine Rolle sowohl beim Fressen als auch bei der Fortbewegung konzentriert – speziell, da Haut- und Muskelschichten äußere Messungen erschwerten.

Camp sagte, dass die XROMM-Animationen für diese Untersuchungen von entscheidender Bedeutung gewesen seien: „XROMM hat es uns ermöglicht, tatsächlich zu sehen, was der Schultergürtel in diesen Haien tut.“

Noch dazu konnten die Wissenschaftler mit der Technologie eine „überraschende Schwingbewegung“ im Schultergürtel von allen drei getesteten Haien beobachten, als sie ihre Nahrung fraßen, so Camp. Nur einen Bruchteil einer Sekunde nach dem Schließen des Mauls drehte sich das Knorpelgebilde um 11 Grad nach hinten (von Kopf zu Schwanz).

„Die Autoren liefern auf jeden Fall starke Beweise für die duale Funktionalität des Schultergürtels bei dieser Art“, sagte Phillip Motta. Der Biologieprofessor der Universität von Südflorida war an der Studie nicht beteiligt. „Wir wissen aber noch immer nicht, wie die Nahrung eigentlich in die Speiseröhre gelangt und dann ihren Weg fortsetzt.“

Bei Saugfressern wie Bambushaien und Ammenhaien, so Motta, befände sich die Nahrung schon in dem Moment im Maul, wenn dieses am weitesten geöffnet ist. Die neue Studie unterstützt also die Auffassung, dass Bambushaie ihren Schultergürtel bewegen, um Nahrung vom Inneren ihres Mauls in ihren Rachen zu bewegen. Motta fügte aber hinzu, dass sie nicht erkennen lässt, dass diese Bewegung das Hineinsaugen der Nahrung in das Maul oder die Speiseröhre hinunter ergänzt.

Obwohl während der Studie nur Bambushaie beobachtet worden sind, sagten die Autoren, es sei durchaus möglich, dass auch andere Haie, die beim Fressen eine Saugwirkung erzeugen, ihre Schultern auf diese Art bewegen.

Die Untersuchung kann ebenfalls Aufschluss darüber geben, wie sich der Schultergürtel bei Haien und anderen Fischen mit der Zeit entwickelt hat. Er tritt im Fossilbericht etwa zur selben Zeit auf, zu der sich auch Kiefer entwickelt haben, erzählte Camp. Die Wissenschaftler sind sich aber noch nicht sicher, aus welchen Strukturen er sich entwickelte oder wie genau das passierte.

Untersuchungen des Schultergürtels von lebenden Tieren kann Wissenschaftlern nicht nur dabei helfen, mehr über seine Funktion und seine Entwicklung in frühen, mittlerweile ausgestorbenen Fischen zu erfahren. Das Verständnis für die Evolution der Skelettstrukturen könnte auch erklären helfen, wie es einige Tiere schließlich aus dem Meer an Land schafften.

„Wir hoffen, dass die Studie andere Forscher dazu ermutigen wird, den Aufbau und die Evolution des Schultergürtels aus dieser neuen Perspektive erneut zu untersuchen“, so Camp. „Unsere Beobachtungen der Bewegung des Schultergürtels in Bambushaien ist ein erster Schritt. Es ist noch mehr Arbeit nötig, um diese Bewegung bei anderen Haien und Fischen zu verstehen.“

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