Alligatorlungen folgen dem Konstruktionsprinzip der Atmungsorgane von Vögeln, berichten Collen Farmer and Kent Sanders von der University of Utah: Hier wie dort strömt die Atemluft nur in eine Richtung und fließt somit beim Aus- und Einatmen im Gegenstromprinzip entlang der Lungenkapillaren, wodurch ein sehr effizienter Gasaustausch gewährleistet ist. Bislang hatten Forscher vermutet, dieses Hochleistungssystem sei erst im Laufe der Evolution der Vögel mit ihren hohen, energieaufwändigen Stoffwechselraten entwickelt worden. Farmer und Sanders glauben nun stattdessen, dass schon gemeinsame Vorfahren von Vögeln und Alligatoren das Atmungsprinzip verwirklicht hatten.

In ihren Experimenten haben die beiden Forscher die großen durchgehenden Parabronchien von Alligatoren mit Durchflussmessern ausgestattet und das Atemsystem dann mit einem wechselnden künstlichen Luftstrom be- und entlüftet, womit sie das natürliche Ein- und Ausatmen nachstellten. Unabhängig von der vorgegebenen Luftströmung zirkulierte die Luft dabei aber bauchseitig stets in Richtung Schwanz und rückenseitig immer in Kopfrichtung.

Ebenso arbeiten die im Vergleich zu Säugetieren relativ kleinen, aber ungleich effizienteren Vogellungen – allerdings stehen bei ihnen große Luftsäcke mit dem kompliziertes System von Einbahnstraßen in Verbindung, durch die ständig die Atemluft in nur einer Richtung strömt. Bisher hatten Physiologen die Luftsäcke für einen wesentlichen Bestandteil der Atemwegsorganisation gehalten: Diese großen Luftsäcke fehlen allerdings den Alligatoren, ohne dass das Atmungsprinzip dadurch leiden würde. Farmer und Sanders wollen in Zukunft daher untersuchen, ob Reptilien den Luftfluss etwa mit Ventilklappen regeln können. Womöglich dienten die großen Luftsäcke bei Vögeln sogar eher anderen Zwecken als der Ventilation, etwa einer besseren Möglichkeit zur Gewichtsverlagerung bei Flugmanövern.

Das Prinzip der Durchströmatmung sei vielleicht schon bei den ersten Archosaurierern der Trias verwirklicht und vor mehr als 246 Millionen Jahren entstanden, bevor der Seitenarm der Krokodile sich von dem der Pterosaurier, Dinosaurier und Vögel abspaltete. Möglicherweise habe die effiziente Atmung auch den Dinosauriern ihre Vorherrschaft im Erdmittelalter erleichtert, spekulieren die Wissenschaftler, wo sie in Nischen reüssierten, in denen sie bei relativ niedrigen Sauerstoffmengen noch explosive Anstrengungen vollziehen konnten. Schon andere Forscher hatten vermutet, dass Dinosaurier von einem vogelähnlichen Atemungssystem profitiert hatten [2]. (jo)