Wie ein Hai schwimmt, ist offenbar bis tief in seine Wirbel eingeschrieben. Florida Atlantic University berichtet über eine Studie im Journal of Anatomy, für die ein Forschungsteam die dreidimensionale Architektur der Wirbelsäulen von sechs sehr unterschiedlich schwimmenden Haiarten verglichen hat. Die Studie erschien am 14. Juli 2026 online, die ausführliche Forschungsmitteilung am 27. Juli.
Die Ergebnisse korrigieren ein vereinfachtes Bild vom Haiskelett. Zwar bestehen die Wirbelsäulen der Knorpelfische nicht aus Knochen. In ihren Wirbelkörpern liegen jedoch mineralisierte Platten, sogenannte Lamellen, und verzweigte Knoten. Deren Anzahl, Form und räumliche Anordnung unterscheiden sich zwischen den Arten und verändern sich vom vorderen Körper bis in die Schwanzregion.
139 Wirbel im dreidimensionalen Vergleich
Das Team untersuchte 139 Wirbel von 24 Haien. Die Proben stammten, soweit verfügbar, aus einem vorderen, einem mittleren und einem hinteren Abschnitt der Wirbelsäule. Hochauflösende Mikro-Computertomografie machte die mineralisierten Strukturen sichtbar, ohne die Wirbel für die Aufnahme zerstören zu müssen.
Anschließend erfassten die Forschenden die Größe und Form der Wirbelkörper, die Menge des mineralisierten Gewebes sowie Lamellen und Verzweigungen. So ließ sich nicht nur vergleichen, welche Arten besonders stark mineralisierte Wirbel besitzen, sondern auch, wie sich der innere Bauplan entlang des Körpers ändert.
Steife Kraftübertragung bei schnellen Haien
Die schnellen Hochseeschwimmer Weißer Hai (Carcharodon carcharias), Kurzflossen-Mako (Isurus oxyrinchus) und Heringshai (Lamna nasus) zeigten einen ähnlichen Grundbauplan. Ihre größten Wirbel lagen in der Körpermitte. Zum Schwanz hin wurden die Wirbel kleiner, enthielten zugleich aber mehr Lamellen. Diese Kombination dürfte den mittleren Körper stabilisieren und die hintere Wirbelsäule so versteifen, dass Muskelkraft effizient auf die Schwanzflosse übertragen wird.
Das passt zum thunniformen Schwimmstil dieser Arten: Ein großer Teil des Körpers bleibt vergleichsweise ruhig, während schnelle seitliche Bewegungen vor allem am Schwanzstiel und an der Schwanzflosse entstehen. Die Studie zeigt damit, dass nicht allein Muskeln und äußere Körperform auf Geschwindigkeit ausgelegt sind, sondern auch die innere Architektur der Wirbel.
Der Fuchshai ist der Extremfall
Besonders auffällig war der Gemeiner Fuchshai (Alopias vulpinus). Seine Wirbel enthielten die größte Zahl mineralisierter Lamellen und Verzweigungen. Zugleich waren die hinteren Wirbel in Längsrichtung stark zusammengedrückt und boten eine große Kontaktfläche zu den benachbarten Wirbeln.
Die Forschenden deuten diese Kombination als Anpassung an außergewöhnliche Belastungen. Gemeine Fuchshaie beschleunigen nicht nur ihren langen oberen Schwanzlappen, sondern schlagen ihn bei der Jagd seitlich oder über den Körper hinweg gegen Schwarmfische. Ihre Wirbelsäule muss Kräfte aus mehreren Richtungen aushalten, dabei stabil bleiben und dennoch die für den Schwanzschlag notwendige Beweglichkeit ermöglichen.
Ein Teil des für den Fuchshai verwendeten Materials war bereits Gegenstand einer 2024 veröffentlichten Untersuchung desselben Teams. Die neue Arbeit ordnet diese Wirbel nun in den breiteren Vergleich von sechs Arten und vier Familien der Makrelenhaiartigen ein.
Wendigkeit statt Höchstgeschwindigkeit
Beim Sandtigerhai (Carcharias taurus) fanden die Forschenden einen anderen Schwerpunkt. Große vordere Wirbel wurden entlang der Wirbelsäule kleiner, die Zahl der Lamellen war geringer und die Zahl der Verzweigungen höher. Nach Interpretation des Teams spricht dies für eine flexiblere Wirbelsäule, die langsames, wendiges Schwimmen in räumlich komplexen Lebensräumen unterstützt.
Der Riesenhai (Cetorhinus maximus) bildete den Gegenpol zu den schnellen Arten. Seine langen, stark konkaven Wirbel waren nur schwach mineralisiert. Das passt zu einem langsam schwimmenden Filtrierer, der beim Fressen mit geöffnetem Maul großen Widerstand erzeugt, aber keine steife Wirbelsäule für explosive Beschleunigung benötigt.
Ein Bauplan mit Grenzen
Die funktionellen Erklärungen sind gut begründete biomechanische Hypothesen, aber keine direkten Belastungstests. Die Tiere wurden nicht beim Schwimmen vermessen, und die einzelnen Wirbel wurden in dieser Studie nicht unter kontrollierten Kräften bis an ihre Belastungsgrenze geprüft. Die Forschenden leiten die Funktion aus der dreidimensionalen Struktur, bekannten Schwimmweisen und regionalen Mustern entlang der Wirbelsäule ab.
Trotz dieser Einschränkung wird deutlich, dass eine Haiwirbelsäule kein einheitlicher Knorpelstab ist. Evolution hat mineralisiertes Material dort angeordnet, wo eine Art Steifigkeit, Stabilität oder Beweglichkeit benötigt. Das Prinzip könnte auch technische Materialien inspirieren, die bei geringem Gewicht zugleich fest und flexibel sein sollen – etwa in Robotik oder Medizintechnik.
