Berlin. Der Name Tölpel ist eigentlich eine Unverschämtheit. Zwar watschelt die so benannte Vogel-Familie tatsächlich recht unbeholfen zu ihren Nestern. Im Wasser funktionieren die Schwimmhäute jedoch wie kleine Paddel, die den Tölpel kräftig beschleunigen. In der Luft passen die kurzen Beine gut ins Federkleid, was einen eleganten Gleitflug ermöglicht. Wer also an Land wie ein gefiederter Tölpel wirken mag, ist zu Luft und zu Wasser ein wahrer Meister. Ähnlich ist es bei Pinguinen, Gänsen und Enten.

All diese Tiere gehören zu unterschiedlichen Vogelgruppen, jedoch hat die Natur das gleiche Problem ähnlich gelöst. Biologen nennen es Konvergenz, wenn die Evolution von unterschiedlichen Ausgangspunkten aus zum gleichen Ergebnis kommt. Und das passiert gar nicht so selten.

So tauschten vor 50 Millionen Jahren einige Paarhufer ihr Landleben gegen das Wasser ein. Aus ihnen entstanden die Wale. Vor etwa 70 Millionen Jahren blieb ein Teil einer Vogelgruppe beim Segelflug über den Wellen, den die Albatrosse heute vorführen. Der andere Teil spezialisierte sich auf Unterwasserjagd und entwickelte sich zu Pinguinen. Im nassen Element trafen die tauchenden Vögel und die schwimmenden Säugetiere auf Haie, die seit 400 Millionen Jahren unter den Wellen leben. Alle drei haben heute eine ähnliche, spindelförmige Körperform.

Eine Frage der Anpassung

Von den Knorpelfischen über die Säugetiere bis zu den Vögeln landen Tiergruppen immer wieder beim gleichen Design eines langgestreckten Körpers mit stumpfem vorderem Ende, das rasch dicker, aber von der breitesten Stelle nach hinten nur langsam schmäler wird. Wenn Strömungsspezialisten die günstigste Körperform für die Fortbewegung unter Wasser berechnen, landen sie bei genau dieser Silhouette. Wie aber schafft die Natur aus drei unterschiedlichen Richtungen das gleiche Optimum?

Die Antwort geben Evolutionsbiologen wie Charles Darwin, wonach überlebt, wer sich am besten anpasst. Im Wasser hat ein Rind mit seinem tonnenförmigen Körper schlechte Karten gegen einen Hai. Ist aber zufällig einer seiner Nachkommen vorne schmäler, verbessern sich die Strömungsverhältnisse und steigen die Überlebenschancen. Erben auch die Nachkommen diese Eigenschaft, bleibt mit der Zeit nur diese Form übrig, weil die tonnenförmigen Wassertiere häufiger gefressen werden. Zufällig taucht vielleicht eine Variante auf, deren Hinterteil sich verjüngt. Wieder sind die Strömungseigenschaften besser, wieder wird die alte Form häufiger gefressen und die neue setzt sich mit der Zeit durch. Und da bei Vögeln und Fischen die gleichen Regeln gelten, entwickelt sich auch bei ihnen die Stromlinienform.

Wer unter Wasser schnell sein will, braucht auch den passenden Antrieb. Mit Händen, Füßen oder mit Hufen klappt das nur halbwegs. Wale haben die Hufe ihrer Urahnen im Laufe der Jahrmillionen so weit verbreitert, bis eine Flosse entstand. Und als sich vor 30 Millionen Jahren einige Raubtiere von der Landjagd auf Unterwasser-Beute verlegten, wurden ihre Zehen länger und wuchs eine Schwimmhaut. Heute haben die inzwischen Robben genannten Jäger statt Füßen Flossen. Eine ähnliche Anpassung gelang den Schildkröten vor 200 Millionen Jahren. Einige wechselten vom Festland ins Wasser. Und wieder wurden aus Füßen Flossen.

Besonders einfach war die Anpassung für Pinguine, deren Vorfahren ähnlich wie Albatrosse durch die Lüfte segelten. Tatsächlich ähnelt ihr Schwimmen noch heute verblüffend dem Fliegen - und das Fliegen an sich ähnelt durchaus dem Schwimmen. Da die Luft jedoch dünner ist, braucht der Vogelflug größere Tragflächen und mehr Kraft.

Vögel sind seit 150 Millionen Jahren unterwegs und Flugsaurier machten die Luft bereits vor mehr als 220 Millionen Jahren unsicher. Schmetterlinge nützen ihre Flügel seit 130 Millionen Jahren und andere Insekten haben sich sogar vor mehr als 300 Millionen Jahren in die Lüfte erhoben, indem sie Extremitäten oder Hautausstülpungen zu großen Flächen vergrößerten, um möglichst viel Auftrieb zu erhalten. Gleichzeitig liefern Muskeln die Kraft, um den möglichst leicht gebauten Körper in die dünne Luft zu heben. Mindestens fünf Mal gelang der Evolution diese bahnbrechende Erfindung unabhängig voneinander. Die Konvergenz ist also keineswegs ungewöhnlich.