Ausgestorbener Raubfisch lernt an der Bergakademie das Schwimmen

Paläontologe Ilja Kogan und Strömungsmechaniker Steffen Pacholak wollen durch ein komplett erhaltenes Fossil des Saurichthys (lateinisch für Echsenfisch) die Zeit des frühen Trias, also die Ära, in der sich die Dinosaurier entwickelt haben, rekonstruieren. Über Computeranimationen erkunden die Freiberger Wissenschaftler unter anderem die Bewegungsabläufe des ausgestorbenen Fisches.

Pacholak und Kogan betreten mit dem Projekt Neuland, denn bislang hat noch niemand versucht, einem Fossil Schwimmen beizubringen. Helfen soll eine Methode, die beim Entwurf von Flugzeugen verwendet wird.

„Wir wissen, dass vor etwa 250 Millionen Jahren rund 80 Prozent aller Lebewesen auf der Erde ausgestorben sind“, erläutert Ilja Kogan. Die genaue Ursache konnten Forscher bislang noch nicht ergründen, wie der Doktorand im Fachbereich Paläontologie der TU Bergakademie Freiberg erklärt. „Funde in Europa, Nordamerika und Asien zeigen aber, dass sich der Saurichthys oder „Echsenfisch“ in kurzer Zeit nach dem Ereignis weltweit ausgebreitet hat. Wahrscheinlich konnte diese Gattung eine ökologische Nische besetzen, die durch das Massenaussterben entstanden ist.“ Diplom-Geologe Ilja Kogan und Diplom-Mathematiker Steffen Pacholak vermuten, dass vor allem der Körperaufbau dem „Echsenfisch“, der dem heutigen Hornhecht ähnlich ist, einen evolutionären Vorteil verschafft hat.

Denn wie das komplett erhaltene Fossil, das Kustodin Dr. Birgit Gaitzsch Ende Februar in die Paläontologische Sammlung der Ressourcenuniversität aufgenommen hat, zeigt, hatte dieser ausgestorbene Jäger einen langen, schmalen Körper, der sich in einem spitz zulaufenden Kopf erstreckte. Anders als bei den meisten urzeitlichen Fischarten war die Schwanzflosse des Saurichthys symmetrisch. Auch die Rücken- und Afterflosse standen sich auf der Ober- und Unterseite des Körpers in der gleichen Form gegenüber. „Wir nehmen an, dass dieser symmetrische Aufbau der Flossen dem Saurichthys eine sehr schnelle und starke Beschleunigung ermöglichte“, beschreibt Pacholak. „Außerdem dürfte der stromlinienförmige Aufbau Wirbelbewegungen im Kopfbereich verringert haben. Seine Beute hatte dadurch keine Möglichkeit, ihn zu bemerken – er war einfach zu schnell.“ Mit Hilfe der Computational Fluid Dynamics (CFD) wollen die Forscher ihre Vermutungen nun untermauern. Da CFD Einsicht in komplexe Strömungsvorgänge liefert, wird die Methode vor allem für das Entwerfen von Flugzeugen benutzt. Sie ersetzt teure und aufwendige Tests im Windkanal durch Computersimulationen.

Um das Verfahren an ihr Projekt anzupassen, haben Kogan und Pacholak das etwa 60 Zentimeter lange Fossil des Saurichthys, das ein privater Sammler im Nordwesten von Madagaskar gefunden hatte, in einem Modell nachbauen lassen und anschließend digitalisiert. Auf dieser Grundlage können die beiden Wissenschaftler das Fossil nun am Computer zum Schwimmen bringen. „Ab jetzt beginnt für uns aber Detektivarbeit“, wie Strömungsmechaniker Pacholak zugibt. „Denn wir können nicht einfach das Modell in den Computer werfen und hoffen, dass er uns die richtigen Ergebnisse ausspuckt.“ Zwar sei es möglich, erklärt Kogan, aus dem Körperbau bestimmte Randbedingungen abzuleiten, wie sich der „Echsenfisch“ bewegt hat. „Dennoch müssen wir für Simulationen am Computer geeignete physikalische Parameter festlegen“, ergänzt Pacholak.

Die beiden Freiberger Forscher orientieren sich dafür an heutigen Fischarten mit einem ähnlichen Aufbau. Durch die Analyse der lebenden Raubfische wollen der Paläontologe und der Strömungsmechaniker Ähnlichkeiten bei den Bewegungsabläufen feststellen. Mit Hilfe von CFD-Programmen können sie anschließend testen, ob die Ergebnisse auch auf den Saurichthys zutreffen. Kogan und Pacholak wollen mit dem Projekt nicht nur die Lebensweise des ausgestorbenen Raubfisches rekonstruieren, sondern auch Einblicke in die Evolution der Fortbewegung bei Fischen liefern. Das 250 Millionen Jahre alte Fossil hat aber auf jeden Fall schon etwas geschafft, was bislang eher selten vorgefallen ist: eine fächerübergreifende Zusammenarbeit zwischen der Strömungsmechanik und der Paläontologie.