Vogelbiologen wissen das schon lange, aber erst eine moderne Fledermausforscherin, Elizabeth Dumont von der University of Massachusetts Amherst, konnte erklären, wie Vogelskelette so zart aussehen und trotzdem schwer sein können. Die Antwort ist, dass die Knochen von Vögeln dichter sind als die von Säugetieren, was sie schwer macht, obwohl sie dünn und manchmal sogar hohl sind.
Ihre Ergebnisse, die durch Knochendichtemessungen gestützt werden, werden in der Ausgabe vom 17. März der Proceedings of the Royal Society B veröffentlicht. Dumont erklärt: „Die Tatsache, dass die Knochen von Vögeln dichter sind als die von Säugetieren, macht sie nicht nur schwerer für ihre Größe, sondern möglicherweise auch steifer und stärker. Dies ist eine neue Art, darüber nachzudenken, wie Vogelskelette auf das Fliegen spezialisiert sind, und löst das Rätsel, warum Vogelskelette so leicht erscheinen und dennoch relativ schwer sind. Dies ist nie vollständig erklärt worden und hat daher nie Eingang in die Lehrbücher gefunden.
Dumont hat die Dichte des Schädels, des Oberarmknochens (Humerus) und des Oberschenkelknochens (Femur) bei Singvögeln, Nagetieren und Fledermäusen durch Messung der Knochenmasse und des Volumens gemessen. „Ich habe festgestellt, dass diese Knochen im Durchschnitt bei Vögeln am dichtesten sind, dicht gefolgt von Fledermäusen. Viele andere Studien haben gezeigt, dass mit zunehmender Knochendichte auch die Steifigkeit und Festigkeit der Knochen zunimmt. Die Maximierung von Steifigkeit und Festigkeit im Verhältnis zum Gewicht sind Optimierungsstrategien, die bei der Konstruktion von stabilen und steifen, aber dennoch leichten künstlichen Flugzeugzellen angewandt werden“, erklärt sie. Dichte ist ein Maß für die Masse pro Volumeneinheit; dichte Knochen sind sowohl schwerer als auch stärker, so wie ein Zahnstocher aus Titan stärker ist als ein hölzerner Zahnstocher.
Im Laufe der Zeit haben sich Vogelknochen spezialisiert, um die Steifigkeit und Stärke zu maximieren, sagt Dumont. Zu diesen Spezialisierungen gehören eine hohe Knochendichte, eine Verringerung der Gesamtzahl der Knochen, die Verschmelzung einiger Knochen und Veränderungen der Knochenform. So haben zum Beispiel zahlreiche Studien gezeigt, dass der Hauptknochen des Vogelflügels, der Oberarmknochen, im Querschnitt ziemlich rund ist. Das macht ihn steifer, so wie ein runder Zahnstocher schwerer zu brechen ist als ein flacher.
Galileo beschrieb 1683 Vogelknochen als leicht, sagt Dumont. Ihre neuen Daten tragen dazu bei, den weit verbreiteten Irrglauben zu widerlegen, dass Vogelskelette im Verhältnis zur Körpermasse leicht sind. Stattdessen erscheinen die Skelette von Vögeln und Fledermäusen nur schlank und zart – weil sie dicht sind, sind sie auch schwer. Dass sie dicht, stark und steif sind, ist ein weiterer Grund dafür, dass die Knochen von Vögeln und Fledermäusen auf das Fliegen spezialisiert sind.