Der ungewöhnlich breite Kopf der Hammerhaie erfüllt mehrere Aufgaben: Er trägt Sinnesorgane, beeinflusst die Strömung am Körper und kann beim Manövrieren helfen. Beim Schaufelnasen-Hammerhai (Sphyrna tiburo) kommt ein weiteres Rätsel hinzu. Männchen und Weibchen besitzen unterschiedlich geformte Köpfe. Eine neue Studie aus Florida hat nun geprüft, ob ihre Nahrung diese Unterschiede erklärt.
Das Ergebnis ist ein wichtiger Negativbefund: Die Forschenden fanden keinen Zusammenhang zwischen den geschlechtsspezifischen Kopfformen und den mit stabilen Isotopen erfassten Ernährungsmustern. Gleichzeitig korrigiert die Arbeit eine ältere Vorstellung von der Entwicklung des Kopfes. Nicht erst erwachsene Männchen bilden eine Spitze aus. Junge Tiere beider Geschlechter beginnen vielmehr mit einer stärker zugespitzten Kopfform und werden mit der Reife runder.
144 Haie aus zwei Buchten Floridas
Das Team untersuchte von Mai 2022 bis Mai 2023 insgesamt 144 Schaufelnasen-Hammerhaie. 105 Tiere stammten aus der Biscayne Bay an Floridas Atlantikküste, weitere 39 aus dem Gebiet der Tampa Bay am Golf von Mexiko. Die beiden Buchten liegen auf gegenüberliegenden Seiten der Halbinsel und unterscheiden sich in ihren Umweltbedingungen. Dadurch ließ sich prüfen, ob dasselbe Muster in zwei regionalen Gruppen auftritt.
Nach dem Fang wurden Körper und Kopf vermessen. Unmittelbar vor der Freilassung fotografierten die Forschenden Ober- und Unterseite des Kopfes auf einem Rasterbrett. Die Aufnahmen wurden anschließend mit der Software ImageJ ausgewertet. Statt die Form nur mit dem Auge zu beurteilen, konnte das Team die Krümmung der vorderen Kopfkante mathematisch als Parabel beschreiben und zwischen Geschlecht, Reifestadium und Fundort vergleichen. Die Originalabbildung 2 zeigt das Rasterbrett und die gesetzten Messpunkte.
Diese Methode ist schnell und vergleichsweise wenig invasiv. Sie liefert standardisierte Bilder, während die Tiere nach der kurzen wissenschaftlichen Untersuchung wieder freigelassen werden können. Für eine Art mit regionalen Unterschieden ist das besonders nützlich, weil dasselbe Verfahren künftig auch in weiteren Teilen des Verbreitungsgebiets eingesetzt werden kann.
Beide Geschlechter werden rundköpfiger
In beiden Buchten unterschieden sich die Kopfformen von Männchen und Weibchen deutlich. Männchen behielten an der Vorderkante einen stärker ausgeprägten Vorsprung, während die Köpfe der Weibchen gleichmäßiger gerundet waren. Entscheidend ist jedoch die Entwicklungsrichtung: Bei beiden Geschlechtern waren reife Tiere runder als unreife. Einen direkten Fotovergleich zeigt Originalabbildung 5 der Studie.
Die Veränderung fiel bei Weibchen stärker aus. Dadurch wird der Unterschied zwischen den Geschlechtern mit dem Wachstum sichtbar, aber anders als bislang vermutet. Die Spitze entsteht den neuen Daten zufolge nicht als sekundäres Geschlechtsmerkmal reifer Männchen. Sie ist bereits bei jungen Männchen und Weibchen ausgeprägter und geht im Laufe der Entwicklung unterschiedlich stark zurück.
Die Mittelwerte aus beiden Buchten machen den Trend sichtbar: Bei reifen Tieren liegt der Krümmungsindex niedriger. Das steht für eine rundere vordere Kopfkante.
Warum die Köpfe auseinanderdriften, bleibt damit offen. Die Studie zeigt zuverlässig, wie sich die Form in den beiden untersuchten Gruppen verändert. Sie weist aber weder einen Paarungsvorteil noch eine bestimmte Funktion des männlichen Vorsprungs nach. Der Befund grenzt mögliche Erklärungen ein, ersetzt sie jedoch nicht durch eine bereits bewiesene neue Ursache.
Isotope zeichnen ein längerfristiges Ernährungsbild
Um die Nahrung zu untersuchen, analysierte das Team Muskelproben von 137 Tieren auf stabile Kohlenstoff- und Stickstoffisotope. Solche chemischen Signaturen spiegeln wider, aus welchem Nahrungsnetz ein Tier seine Energie bezieht und auf welcher trophischen Ebene es frisst. Muskelgewebe integriert Informationen über viele Monate und ergänzt damit Mageninhalte, die vor allem die letzten Mahlzeiten zeigen.
Schaufelnasen-Hammerhaie sind unter Haien ungewöhnlich. Neben Krebsen, Garnelen, Weichtieren und kleinen Fischen können sie auch Seegras verdauen. Die Isotopenwerte dieser Studie sprechen allerdings nicht dafür, dass die untersuchten Tiere besonders stark von Seegras abhängig waren. Bei einigen Haien wurden während der Feldarbeit dennoch Seegras und Makroalgen beobachtet. Wie viel pflanzliche Nahrung tatsächlich verwertet wurde, lässt sich daraus nicht sicher bestimmen.
Zwei Nahrungsnetze, aber keine Erklärung für die Kopfform
Zwischen Biscayne Bay und Tampa Bay unterschieden sich die Isotopenwerte deutlich. Das bedeutet zunächst, dass die Haie Energie aus Nahrungsnetzen mit verschiedenen chemischen Ausgangssignaturen bezogen. Es beweist nicht, dass sie völlig andere Beutearten fraßen. Selbst dieselbe Beute kann in zwei Ökosystemen unterschiedliche Isotopenwerte tragen, etwa durch lokale Nährstoffquellen und menschliche Einflüsse.
Innerhalb der Buchten überschnitten sich die Ernährungsnischen von Männchen und Weibchen. Außerdem änderten sich die Isotopensignaturen mit dem Wachstum regional unterschiedlich, ohne parallel zur Kopfform zu verlaufen. Genau diese fehlende gemeinsame Veränderung spricht gegen die Annahme, verschiedene Nahrung oder verschiedene trophische Rollen seien der wichtigste Auslöser des Geschlechtsunterschieds.
Das ist keine endgültige Widerlegung jedes denkbaren Einflusses der Nahrungsaufnahme. Isotope zeigen, woher Nährstoffe stammen, aber nicht, wie ein Hai einzelne Beutetiere aufspürt, festhält oder zerkleinert. Unterschiede in der Fressmechanik könnten daher bestehen, ohne in den gemessenen Isotopenwerten sichtbar zu werden. Für die geprüfte Hypothese fand die Arbeit jedoch keine Unterstützung.
Hilft eine Spitze jungen Haien beim Schwimmen?
Als nächsten Ansatz schlagen die Autorinnen und Autoren eine hydrodynamische Erklärung vor. Kleinere, junge Haie könnten von einer stärker zugespitzten Kopfform beim Schwimmen profitieren. Größere Weibchen wachsen möglicherweise aus diesem Vorteil heraus, während ihre Körpergröße für Fortpflanzung und Trächtigkeit zunimmt. Das ist eine neue Arbeitshypothese und noch kein nachgewiesener Mechanismus.
Um sie zu testen, müssten künftige Untersuchungen Kopfform, Körperbau, Brustflossen und Schwimmbewegungen gemeinsam erfassen. Auch Embryonen könnten eine entscheidende Phase zeigen: Bei ihnen ist die vordere Kopfkante noch stärker zugespitzt. Ein Vergleich nach Geschlecht könnte klären, wann die unterschiedlichen Wachstumsmuster erstmals beginnen.
Was die Studie noch nicht beantworten kann
Die Stichprobe war zwischen den Buchten ungleich verteilt, und die Tiere wurden mit unterschiedlichen Fangmethoden erfasst. In Biscayne Bay kamen wissenschaftliche Langleinen zum Einsatz, in Tampa Bay überwiegend ein wissenschaftliches Kiemennetz. Solche Geräte können verschiedene Größenklassen unterschiedlich gut erfassen. Besonders sehr junge Tiere waren nicht in ausreichender Zahl vertreten.
Hinzu kommt, dass die Feldarbeit nur ein Jahr umfasste. Die Ergebnisse beschreiben die gefangenen Tiere aus diesen beiden Buchten überzeugend, lassen sich aber nicht automatisch auf das gesamte Verbreitungsgebiet übertragen. Schaufelnasen-Hammerhaie leben an beiden Küsten Amerikas, und regionale Gruppen können sich genetisch, ökologisch und körperlich voneinander unterscheiden.
Ein offenes Rätsel wird kleiner
Gerade ein Negativbefund kann Forschung voranbringen. Die Nahrung war eine naheliegende Erklärung, weil Schaufelnasen-Hammerhaie ein ungewöhnlich breites Spektrum tierischer und pflanzlicher Kost nutzen. Die Kombination von Kopffotos und Isotopenproben an denselben Individuen zeigt nun, dass Ernährung und Form nicht gemeinsam variieren.
Damit bleibt die geschlechtsspezifische Kopfform einzigartig, aber etwas besser verstanden: Beide Geschlechter beginnen spitzer, beide werden runder, und Weibchen verändern sich stärker. Welche Kräfte hinter diesem Wachstum stehen, müssen Schwimmversuche, Entwicklungsbiologie und Untersuchungen weiterer Populationen klären. Das Rätsel ist nicht gelöst – doch die Zahl plausibler Erklärungen ist kleiner geworden.
