06.08.2018, Dachverband Deutscher Avifaunisten
Basstölpel & Plastikmüll: Neues Projekt zur systematischen Analyse von Herkunft und Auswirkungen auf Helgoland
Der Anteil an anthropogenem Meeresmüll hat in den letzten Jahren signifikant zu genommen. Die gesamte Plastikmüllmenge in den marinen Ökosystemen beträgt dabei schätzungsweise zwischen 65 und 150 Millionen Tonnen (ca. 95 % der gesamten anthropogenen Meeresmüllmenge). Durch eine weiterhin steigende Kunststoffproduktion kann man davon ausgehen, dass auch der Eintrag von Plastikmüll in die Weltmeere stetig zunehmen wird. Inzwischen gelangen jährlich zwischen 4,8 und 12,7 Millionen Tonnen Plastikmüll ins Meer, was zu schwerwiegenden Folgen in den marinen Ökosystemen führt. Makroplastik (u.a. Stricke, Verpackungs- und Netzreste) haben oft tödliche Auswirkungen auf Fische, Meeressäuger und Vögel. Die Konsequenzen der Verstrickung in Plastikmüll werden jedoch vielfach unterschätzt. Ein neues Forschungsprojekt soll der Plastikmüllproblematik in Seevogelkolonien nun genauer auf den Grund gehen.
Auf Helgoland brütet Deutschlands einzige Hochseevogelkolonie. Diese bietet Heimat für Basstölpel, Eissturmvögel, Trottellummen, Tordalke und Dreizehenmöwen. Basstölpel tragen aktiv Plastikmüll in ihre Nester ein, was nicht nur negative Auswirkungen auf sie, sondern auch die benachbarten Trottellummen und teilweise Dreizehenmöwen hat. Der Verein Jordsand möchte aus diesem Grund in Kooperation mit dem Institut für Vogelforschung „Vogelwarte Helgoland“, dem Forschungs- und Technologiezentrum Westküste (FTZ) der Universität Kiel sowie dem Alfred-Wegener-Institut (AWI) ein Forschungsprojekt starten, in dem die Auswirkungen auf Seevögel in der Deutschen Bucht sowie die Herkunft des als Nistmaterial benutzen Plastiks bestimmt werden sollen. Bislang gibt es kaum Erkenntnisse über die Zusammensetzung und die Herkunft des Plastikmülls in Seevogelnestern sowie dessen Auswirkungen auf Populationsebene.
Ein Schwerpunkt der Untersuchung, die Auswirkungen und Relevanz von Plastikmüll auf Seevogelpopulationen, soll u.a. durch GPS-Besenderung, Ermittlung ganzjähriger Verstrickungsraten und durch die Entwicklung eines Populationsmodells bearbeitet werden. Ein weiteres Untersuchungsfeld widmet sich mittels Laboranalysen der Herkunft des künstlichen Nistmaterials.
Ziel des Forschungsprojektes ist es, Erkenntnisse über die Relevanz und die Auswirkungen auf Seevogelpopulationen sowie die Herkunft des künstlichen Nistmaterials zu erlangen, um Handlungsempfehlungen für Politik, Wirtschaft und Naturschutz zu entwickeln, die zu einer Reduktion des Plastikeintrags in die Nordsee und damit zum Schutz der Seevögel und einer geringeren Belastung der Nester mit künstlichem Material führen. Zusätzlich sollen die einzelnen Schritte mit projektspezifischen Flyern, Infotafeln, per Social Media sowie mit der Entwicklung von Lehrmaterial begleitet werden, um dieses sehr sensible und aktuelle Thema in die Öffentlich zu tragen.
06.08.2018, Deutsche Wildtier Stiftung
Not auf dem Acker
Deutsche Wildtier Stiftung startet bundesweites Projekt zum Schutz des Feldhamsters
Die Spitzen der Getreideähren sind weiß und stehen steil nach oben. Jeder Landwirt weiß: In den Grannen sind kaum Körner. Das Getreide ist notreif. Der Hitzesommer 2018 mit anhaltenden Dürreperioden hat für die Landwirtschaft dramatische Folgen. In einigen Regionen konnte nur ein Drittel der üblichen Ernte eingefahren werden. „Auf und unter dem Acker finden zurzeit zwei ganz unterschiedliche Existenzkämpfe statt“, sagt Hilmar Freiherr von Münchhausen, Geschäftsführer der Deutschen Wildtier Stiftung. „Landwirte kämpfen um weitere Subventionen und der Feldhamster kämpft seit Jahren um sein Überleben.“ Die nur 30 Zentimeter großen und rund 500 Gramm schweren Tiere sind mittlerweile so selten, dass sie in ganz Deutschland vom Aussterben bedroht und streng geschützt sind.
Für Natur- und Artenschützer ist der Feldhamster seit Jahren ein absolutes Sorgenkind. Dem scheuen Nager, dessen Lebensraum die fruchtbaren Ackerlandschaften sind, machen die intensive Landwirtschaft mit ihren Monokulturen und dem Einsatz von effizienten Erntemaschinen, die „jedes Körnchen“ abernten, das Überleben schwer. Stoppelfelder werden meist sofort nach der Ernte umgepflügt. Getreidefelder verwandeln sich innerhalb kürzester Zeit in öde Ackerwüsten. Der Feldhamster kann so nicht genügend Wintervorräte an Ähren- und Körnerresten hamstern.
„Im Verbund mit starken Partnern startet die Deutsche Wildtier Stiftung in fünf Bundesländern ein Rettungsprojekt für den Feldhamster“, sagt Münchhausen. „Zunächst wird mit ehrenamtlichen Mitarbeitern der Feldhamster-Bestand großflächig erfasst“, erklärt er das Projekt. Auf Grundlage der Kartierungen können dann gemeinsam mit landwirtschaftlichen Betrieben zielgerichtete Schutzmaßnahmen umgesetzt werden. „Dazu gehören beispielsweise ungeerntete Getreidestreifen, die den Hamstern Nahrung und Deckung bieten.“ Gefördert wird das Projekt vom Bundesamt für Naturschutz mit Mitteln des Bundesministeriums- für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit im Rahmen des Bundesprogramms Biologische Vielfalt. „Wenn Deutschland den Feldhamster nicht verlieren will, braucht es eine gemeinsame Kraftanstrengung von Naturschutz und Landwirtschaft und eine neue Agrarpolitik, die den Einsatz von Landwirten für den Natur- und Artenschutz besser als bisher honoriert“, betont Hilmar Freiherr von Münchhausen.
06.08.2018, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen
„Frankfurter Erklärung“ zum Schutz der Artenvielfalt
In Deutschland zeigt sich in den letzten Jahrzehnten ein dramatischer Artenverlust in einzelnen Organismengruppen. Angesichts dieser Besorgnis erregenden Entwicklung plädieren in der heute veröffentlichten „Frankfurter Erklärung“ 22 renommierte WissenschaftlerInnen aus ganz Deutschland für eine langfristige, stärker interdisziplinär ausgelegte Forschung zum Erhalt der Artenvielfalt in Deutschland. Die Erklärung ist das Ergebnis eines Symposiums unter der Leitung von Senckenberg-Generaldirektor Prof. Dr. Dr. h.c. Volker Mosbrugger, das auf Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung stattfand.
Bundesforschungsministerin Anja Karliczek sagt dazu: „Die biologische Vielfalt ist für die Menschheit existenziell. Sie versorgt uns mit Nahrung, sauberem Wasser und hält unsere Natur im Gleichgewicht. Deshalb müssen wir sie schützen. Exzellente Forschung, bei der Wissenschaft und Praxis eng zusammenarbeiten, bildet die Grundlage, um dem Verlust der Artenvielfalt gezielt entgegenzuwirken. Deshalb erarbeiten wir im Bundesforschungsministerium zurzeit eine langfristig angelegte Leitinitiative. Die Empfehlungen der „Frankfurter Erklärung“ werden in dieser ein zentrales Element sein.“
In der heute veröffentlichten „Frankfurter Erklärung“ konstatieren renommierte deutsche Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von 17 Universitäten und Institutionen, dass der Verlust der biologischen Vielfalt aktuell eine der größten Herausforderungen für die Menschheit ist. Auch in Deutschland ist die Situation insbesondere bei den Insekten dramatisch. Daher besteht höchster Handlungsbedarf, denn trotz vieler Rechtsvorschriften und Maßnahmen ist der Trend des Artenverlustes nachweislich ungebrochen – die bisherigen Ansätze und Strategien zum Erhalt der biologischen Vielfalt in Deutschland reichen bei weitem nicht aus. Der Komplex der Ursachen muss wissenschaftlich exakt untersucht und verstanden werden, um politische Entscheidungen zum Schutz der Artenvielfalt zu treffen.
In der Vergangenheit haben die Naturwissenschaften häufig nur die Wirkung einzelner Stressfaktoren auf die biologische Vielfalt erforscht. Die Wechselwirkungen verschiedener Faktoren sind noch weitgehend unbekannt. Der Mensch ist zudem Treiber und Leidtragender des Artenverlusts. Wie Gesellschaften ihr Handeln so ändern können, dass der Artenverlust nachhaltig aufgehalten werden kann, ist zu wenig erforscht und kaum getestet. Schließlich braucht es für die konkrete Umsetzung von Lösungswegen die transdisziplinäre Kooperation mit Politik, Wirtschaft und Gesellschaft. Die Unterzeichner der „Frankfurter Erklärung“ begrüßen daher den Vorschlag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung zur Einrichtung einer Leitinitiative zum Erhalt der Artenvielfalt in Deutschland. Diese Leitinitiative wird es erstmals erlauben, die dringend benötigten interdisziplinären Forschungskapazitäten und -kompetenzen aufzubauen und langfristig zu sichern.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler empfehlen, folgende Elemente in die geplante BMBF-Leitinitiative aufzunehmen:
1. Einrichtung eines Langzeit-Biodiversitätsmonitorings zur Erfassung von Artenhäufigkeiten und ihrer Veränderung, einschließlich vernachlässigter Gruppen wie z. B. Bodenorganismen;
2. Untersuchung der Ursachen für den Verlust der Artenvielfalt insbesondere in ihren Wechselwirkungen untereinander;
3. Erforschung der konkreten Folgen des Verlusts der Artenvielfalt für Nutzen und Wohl der Menschen;
4. Erarbeitung von gesellschaftlichen Gesamtlösungen, um die Artenvielfalt zu erhalten und wieder zu erhöhen. Für diese Gesamtlösungen ist es wichtig, dass Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus unterschiedlichen Disziplinen zusammenarbeiten, u. a. Biologen und Agrarwissenschaftler, Soziologen, Ökonomen und Juristen. Schließlich sollte die Umsetzung der Maßnahmen von Wissenschaftlern eng begleitet werden.
Unerlässlich für den Erfolg der Forschung und Umsetzung der zu entwickelnden Maßnahmen ist darüber hinaus eine stärkere Verzahnung von Wissenschaft, Politik, Wirtschaft und Gesellschaft: „Wenn wir das Artensterben in Deutschland stoppen wollen, müssen wir alle mit ins Boot holen. Gesellschaftliche Akteure müssen frühzeitig in die Forschung und Entscheidungsprozesse eingebunden werden, damit die Umsetzung auch langfristig funktioniert“, resümiert Senckenberg-Generaldirektor Volker Mosbrugger.
07.08.2018, Forschungsverbund Berlin e.V.
Wild gefangene Elefanten haben eine verkürzte Lebensspanne
Die Menschheit fängt seit mehr als 3000 Jahren wildlebende asiatische Elefanten, und sie als Arbeitstiere oder zur Unterhaltung eingesetzt. Wilde Elefanten werden bis zum heutigen Tag gefangen, obwohl der Bestand asiatischer Elefanten im Freiland rückläufig ist. Ein internationales Team von Wissenschaftlern hat jetzt detaillierte Aufzeichnungen über asiatische Elefanten, die in der Forstwirtschaft in Myanmar eingesetzt wurden, analysiert und die langfristigen Auswirkungen des Fangs untersucht, einschließlich der Rolle verschiedener Fangmethoden.
Die Ergebnisse zeigen, dass Wildfänge noch ein Jahrzehnt nach ihrem Fang eine erhöhte Sterblichkeitsrate aufweisen und ihre Lebenserwartung im Vergleich zu in Gefangenschaft geborenen Tieren um mehrere Jahre kürzer ist. Das erhöht den Druck auf die gefährdeten Freilandpopulationen, wenn Wildfänge weiterhin nicht eingeschränkt werden, mit möglicherweise negativen Auswirkungen auf deren Bestandsaussichten. Die in dieser Studie entdeckten Langzeitunterschiede zwischen in Gefangenschaft geborenen und wild gefangenen Elefanten werden auch in Forschungs- und Schutzprogrammen bisher nicht berücksichtigt. Die Ergebnisse der Studie wurden jetzt in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
Bisher war bereits bekannt, dass Elefanten in zoologischen Gärten ein höheres Sterberisiko haben als in freier Wildbahn. Solche Vergleiche berücksichtigen jedoch nicht die damit verbundenen Unterschiede in der Ernährung, dem sozialen Umfeld, den Bewegungsmöglichkeiten und den Krankheitsbildern zwischen dem Leben in zoologischen Gärten und in der Wildnis. Sie bieten auch wenig Informationen darüber, wie sich der Fang von wilden Elefanten langfristig auf deren Gesundheit und Wohlbefinden in der Gefangenschaft auswirkt.
Elefanten werden seit Jahrhunderten in Holzfällerlagern in Myanmar eingesetzt. Wild gefangene und in der Gefangenschaft geborene Tiere arbeiten und leben dort Seite an Seite in den Wäldern. Sie werden weitgehend mit den gleichen Methoden gezähmt, leben in der gleichen Umgebung und werden somit ähnlich behandelt. Die detaillierten Aufzeichnungen der Lokalverwaltungen in Myanmar über die Elefantenhaltung lieferte den Forschern der Universität Turku in Finnland und des Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung in Berlin einen umfangreichen Datensatz. Anhand dieser Daten, die fast ein Jahrhundert zurückreichen und über 5.000 in der Forstwirtschaft tätige Elefanten betrafen, analysierten die WissenschaftlerInnen die Überlebenschancen der Elefanten nach dem Fang.
„Unsere Analyse zeigt, dass wild gefangene Elefanten geringere Überlebenschancen haben als in Gefangenschaft geborene, unabhängig davon, welche Fangmethode eingesetzt wird: Einpferchung ganzer Gruppen, Lassos für den Fang einzelner Elefanten oder Ruhigstellung durch Betäubung. Das bedeutet, dass alle diese Methoden einen ähnlich nachteiligen Einfluss auf das weitere Leben eines in Gefangenschaft lebenden und arbeitenden Elefanten haben. Wir stellten auch fest, dass ältere Elefanten am meisten unter dem Fang leiden; sie haben eine höhere Sterblichkeit als jüngere Elefanten“, sagt Dr. Mirkka Lahdenperä, die leitende Autorin der Studie.
Das größte Sterberisiko für alle wild gefangenen Elefanten besteht im ersten Jahr nach der Gefangennahme. Auch wenn das Risiko in den Folgejahren abnimmt, hielten überraschenderweise die negativen Auswirkungen etwa ein Jahrzehnt an.
„Wir haben uns für Daten aus den Holzfällerlagern entschieden, da – abgesehen von ihrer Gefangennahme – sowohl wild gefangene als auch in Gefangenschaft geborene Elefanten einen sehr ähnlichen Lebensstil haben. Diese ungewöhnliche Situation ermöglicht einen objektiven Vergleich zwischen diesen beiden Gruppen, der nicht von anderen Faktoren wie der Ernährung oder verfügbarer Bewegungsfreiheit beeinflusst wird“, erklärt Dr. Alexandre Courtiol, verantwortlich für die Datenanalyse der Studie.
In Gefangenschaft geborene und wild gefangene Elefanten, die in Myanmar in der Forstwirtschaft eingesetzt werden, leben in halbwilden Populationen zusammen. Sie arbeiten tagsüber und werden nachts in den Wald entlassen, um selbständig Nahrung zu finden. Dadurch kommen sie in Kontakt mit wilden und anderen in Gefangenschaft lebenden Elefanten. Wild gefangene wie in Gefangenschaft geborene Tiere unterliegen den gleichen gesetzlichen Bestimmungen bezüglich Datenerfassung, Arbeitsbelastung und Ruhezeiten – Arbeitselefanten haben Urlaub, Mutterschaftsurlaub und gehen in Rente. Sowohl in Gefangenschaft geborene als auch wild gefangene Elefanten werden gezähmt und ausgebildet, bevor sie in die Arbeitswelt eintreten. Wild gefangene Elefanten werden je nach Alter, Geschlecht und Persönlichkeit allerdings möglicherweise rauer behandelt als in Gefangenschaft geborene Kälber.
„Der Fang und die Zähmung geht auf Kosten der mittleren Lebensdauer von wilden Elefanten. Sie leben im Durchschnitt drei bis sieben Jahre weniger als die in Gefangenschaft geborenen Tiere. Der Fang von wilden Elefanten zur Erhaltung des Bestandes in Gefangenschaft erhöht also den Druck auf die Freilandpopulationen, was langfristig den Bestand im Freiland gefährden könnte. Darüber hinaus reduziert der Fang die Wildpopulationen dieser gefährdeten Art und ist somit kein zukunftsfähiges Modell.
Die wild gefangenen Tiere haben eine kürzere Lebenszeit und vermehren sich nur schlecht in Gefangenschaft“, sagt die Studienleiterin, Akademieprofessorin Virpi Lummaa.
Lang anhaltender Stress, der durch den Fang und die Zähmung ausgelöst werden könnte, sowie die Veränderungen im sozialen Umfeld der Tiere sind mögliche Gründe für die verkürzte Lebenszeit wild gefangener Elefanten. „Wir sollten alternative und bessere Methoden finden, um die Bestände in Gefangenschaft zu erhalten. Selbst heute sind über 60 Prozent der Elefanten in Zoos Wildfänge und etwa ein Drittel aller verbliebenen asiatischen Elefanten leben derzeit in Gefangenschaft“, sagt Dr. Mirkka Lahdenperä.
Die Ergebnisse der aktuellen Studie an Elefanten zeigen, dass weitere Forschung notwendig ist, um beurteilen zu können, ob der Fang wilder Tiere auch bei anderen Arten langfristige negative Auswirkungen hat. Wann immer das Einfangen von Tieren für die Zwecke des Naturschutzes oder der Forschung unvermeidlich ist, sollten Tierärzte und Biologen zusammenarbeiten, um tierschutzfreundliche Verfahren einzusetzen und zu verbessern. Dabei ist die Unterstützung gefangener Wildtiere in der Zeit unmittelbar nach dem Fang besonders wichtig.
Die Studie wurde durch den Europäischen Forschungsrat, die Akademie von Finnland, und die Kone Stiftung finanziert.
Originalpublikation:
Der Artikel* „Differences in age-specific mortality between wild-caught and captive-born Asian elephants” von Mirkka Lahdenperä, Khyne U Mar, Alexandre Courtiol and Virpi Lummaa wurde in der wissenschaftlichen Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht (http://dx.doi.org/10.1038/s41467-018-05515-8).
*Alle Autoren haben gleichermaßen zu dieser Studie beigetragen.
08.08.2018, Universität Konstanz
Hybridisierung als Evolutionsschub
Internationale Forschungskooperation wirft neues Licht auf die Entstehung von Tierarten – Mit Beteiligung von Konstanzer Evolutionsbiologen – Forschungsergebnisse in der heutigen Ausgabe des Fachmagazins Nature Communications
Einige eingewanderte oder eingeschleppte Tierarten, wie die japanische Buschmücke oder der asiatische Marienkäfer, fühlen sich inzwischen durch klimatische Veränderungen in ihrer neuen Heimat Mitteleuropa durchaus wohl. Dies hat nicht nur zur Folge, dass sie sich in dieser Region stetig vermehren, sondern mehr noch: Weisen Neuzugänge mit Angehörigen der lokalen Spezies genetische Kompatibilität auf, so kann es geschehen, dass sie sich miteinander kreuzen und so hybride Arten hervorbringen. Abhängig von lokalen Umweltbedingungen können sich diese wiederum unabhängig weiterentwickeln – ein Prozess, der sich bereits in der Entwicklungsgeschichte des Menschen in der Kreuzung zwischen dem Homo Sapiens und dem Neandertaler nachweisen lässt.
Die neuen Gene zugewanderter Arten ermöglichen somit neue genetische Kombinationen, die einer Spezies in natürlichen Selektionsprozessen Vorteile verschaffen können. Der Hybrid-Schwarm-Theorie zufolge kann wiederum die Kreuzung der so entstandenen hybriden Art mit ihrer Elternart zu einer vergrößerten genetischen Vielfalt innerhalb der Art wie auch zur Bildung von ganz neuen Arten mit vorher nicht existierenden Eigenschaften führen. Doch wie können die Naturwissenschaften heute diese Theorie belegen und entscheidende Schlüsselmomente in der Artenentstehung identifizieren?
Die Diversifizierung und Artenentstehung weiter zu erforschen ist das Hauptziel einer Gruppe von Evolutionsbiologen um Professor Axel Meyer an der Universität Konstanz und Professor Christian Sturmbauer an der Universität Graz. „Diese Studie – unsere größte in Bezug auf das Datenvolumen und den Grad der Kollaboration seit Beginn unserer Zusammenarbeit im Jahr 1990 – hat uns endlich ein nahezu vollständiges Verständnis der Evolutionsgeschichte der Buntbarsche sowie der Prozesse ermöglicht, die zur Diversifizierung dieser Fische am Tanganjikasee geführt haben“, erklärt Axel Meyer.
Im Zentrum ihrer Forschung stehen dabei mehrere hundert Arten von Buntbarschen aus dem Tanganjikasee in Ostafrika. Mit bereits mehr als 1700 weltweit identifizierten Arten sind Buntbarsche Modellorganismen, um die Mechanismen ihrer rasch sich entwickelnden und dabei kaum erklärbaren Artenvielfalt weiter zu entschlüsseln. Den Forschern gelang es nicht nur, die Beziehungen zwischen den besonders umstrittenen Zweigen der Buntbarsch-Familien und damit deren frühe Ausbreitung im Tanganjikasee zu erklären. Sie waren ebenso in der Lage, Licht auf die bisher noch umstrittene Chronologie der Artenentwicklung der Buntbarsche zu werfen. Ihre Forschungsergebnisse wurden heute im Fachmagazin Nature Communications veröffentlicht.
Mit DNA in die evolutionären Stammbäume
Unter Einbezug modernster Verfahren zur Entschlüsselung von Genom-Sequenzen gelang es dem Forscherteam, mehr als 500 verschiedene Gensequenzen der Buntbarscharten zu identifizieren. Auf deren Grundlage konnten sowohl neue evolutionäre Stammbäume entwickelt als auch die Frage beantwortet werden, warum die Entstehungsprozesse mancher der Arten explosionsartig auftraten. So fanden die Biologen heraus, dass sich bereits in der frühesten Verbreitung der Buntbarsche durch umgebungsinduzierte Bedingungen Hybride aus der ursprünglichen Art herausbildeten, die sich unter stabilen Verhältnissen rasch vermehrten und damit einen Schub für die Entwicklungsgeschwindigkeit der gesamten Art auslösten. Hinsichtlich der evolutionären Entwicklung der „modernen“ Buntbarschbevölkerung des Tanganjikasees entdeckte das Team, dass eine weitere Buntbarschart aus dem Fluss Kongo den Tanganjikasee ebenso besiedelte, sich mit ihren bereits dort lebenden Vorfahren kreuzte und so die adaptive Radiation, die Auffächerung einer Art in stärker spezialisierte Arten, im ganzen See begünstigte. Obwohl diese Art im heutigen Tanganjikasee nicht mehr vorhanden ist, kann man sie durch genetische Stammbaum-Rückverfolgung der vielfältigen „Nachkommenarten“ immer noch nachweisen.
Einige Buntbarsch-Gene, die insbesondere für die Farbgebung und die spezialisierten Kiefer verantwortlich sind, variieren schneller und bleiben dann in den differenzierten Formen erhalten bzw. entwickeln sich noch weiter. Christian Sturmbauer führt dies auf die Verbreitung der Fische in neue Umgebungen zurück: „Es sorgen also jene Merkmale, die dem Druck der Selektion ausgesetzt sind, für die Entstehung neuer Arten.“ Auf Basis neuester Sequenzierungsmethodik gelang es dem Team als erstem aufzuzeigen, wie die Veränderungen der Kieferform der hybriden Arten wesentlich zur Erschließung neuer Futterquellen beitrugen.
Fossilien ergänzen molekulare Eichungsversuche
Ein weiterer Erfolg des Forschungsteams um Axel Meyer und Christian Sturmbauer ist die Aufdeckung der bislang umstrittenen chronologisch-evolutionären Entwicklung der Buntbarsche: Bisher resultierten alle molekularen Eichungsversuche unter Einbezug der sogenannten Molekular-Uhr-Technik in zu niedrigen oder zu hohen Altersergebnissen der Arten, die sich nicht mit der geologischen Geschichte Ostafrikas vereinbaren ließen. Mit einem neuen methodischen Ansatz in Kombination mit der Untersuchung eines neuen Fossilfundes erfolgte eine Eichung, die zum ersten Mal die Abspaltung des südlichen Urkontinents Godwana mit dem allmählichen Absinken des ostafrikanischen Grabenbruchs – aus welchem heraus sich die Tanganjikasee-Buntbarsche im Wechselverhältnis zu dessen anwachsendem Ökosystem entwickelten – vereinbart. „ Diese Erkenntnisse helfen uns, aktuelle Veränderungen im Tierreich, etwa durch den Klimawandel, zu verstehen“, begründet Sturmbauer die wichtige Bedeutung der Ergebnisse.
Diese Forschungserkenntnisse sind das Ergebnis intensiver wie internationaler Zusammenarbeit zwischen vier Universitäten – der Forschergruppen von Alan und Emily Lemmon an der Florida State University (USA), Christian Sturmbauer von der Universität Graz, Gerhard Thallinger von der Technischen Universität Graz und Axel Meyer von der Universität Konstanz. Ebenso unterstützten die Beiträge von Iker Irrisari von der Universität Konstanz sowie von Pooja Singh und Stephan Koblmüller von der Universität Graz den Erfolg des Forschungsprojektes. Das Projekt wurde im Rahmen des ERC Advanced Grants „Comparative genomics of parallel evolution in repeated adaptive radiations“ von Axel Meyer durchgeführt, das vom Europäischen Forschungsrat (ERC) mit 2,5 Millionen Euro gefördert wird.
Originalveröffentlichung:
Iker Irisarri, Pooja Singh, Stephan Koblmüller, Julián Torres-Dowdall, Frederico Henning, Paolo Franchini, Christoph Fischer, Alan R. Lemmon, Emily Moriarty Lemmon, Gerhard G. Thallinger, Christian Sturmbauer & Axel Meyer. „Phylogenomics uncovers early hybridization and adaptive loci shaping the radiation of Lake Tanganyika cichlid fishes“
https://doi.org/10.1038/s41467-018-05479-9
08.08.2018, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
Untersuchung der Pottwalstrandungen 2016 abgeschlossen
Gründe für die Strandung von 30 Pottwalen in der Nordsee wahrscheinlich komplexes Zusammenspiel von Umweltfaktoren.
Zu Beginn des Jahres 2016 strandeten 30 Pottwale in der südlichen Nordsee. Es ist das größte bekannte Strandungsereignis dieser Art, das in der Region bisher registriert wurde. Internationale Forscher unterschiedlicher Fachrichtungen schlossen sich zusammen, um die möglichen Ursachen zu untersuchen. Es folgte die bisher umfangreichste Untersuchung einer solchen Pottwalstrandung. Im Fachmagazin PLoS ONE (http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0201221) veröffentlichten die Forscher die Ergebnisse dieser Zusammenarbeit. Die Strandungen in Niedersachsen und Schleswig-Holstein wurden von mehr als 40 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der Stiftung Tierärztlichen Hochschule Hannover unter der Leitung von Professorin Prof. h. c. Dr. Ursula Siebert, Institut für Terrestrische und Aquatische Wildtierforschung, untersucht.
Kein Hinweis auf ein Trauma
Das internationale Team untersuchte 27 der 30 gestrandeten Pottwale. Eine der wichtigsten Fragen war, ob die Tiere erkrankt oder geschwächt waren. Darauf fand das Team aber keine Hinweise. Siebert sagt: „Wir haben uns den Gesundheits- und Ernährungszustand der 27 Tiere genau angeschaut und mehrere Infektionen gefunden – einschließlich Parasiten und eines neuen Herpesvirus. Diese Infektionen waren im Zusammenhang mit den Strandungen aber bedeutungslos. Das machte andere Ursachen wahrscheinlicher. Also mussten wir weitersuchen.“ Auch ein durch Menschen verursachtes Trauma wie Verwicklungen in Seilen und Netzen oder Schiffskollisionen konnten die Forscher ausschließen. Anzeichen für eine signifikante Menge chemischer Verschmutzung gab es ebenfalls nicht. Bei neun untersuchten Walen fanden die Wissenschaftler Meeresmüll (Plastik) in den Mägen der Pottwale. Der Müll führte aber bei keinem der Tiere zu einer Verstopfung des Magen-Darm-Trakts oder einem anschließenden Verhungern. Marine Erdbeben, schädliche Algenblüten und Veränderungen der Meeresoberflächentemperatur wurden ebenfalls berücksichtigt und als mögliche treibende Faktoren der Strandungsserie als sehr unwahrscheinlich ausgeschlossen.
Verlorene Junggesellen
Wie die meisten Tiere, die bisher in dieser Region strandeten, handelte es sich bei den untersuchten Tieren aus dem Jahr 2016 um junge subadulte Männchen im Alter zwischen 10 und 16 Jahren. Untersuchungen der Mageninhalte ergaben, dass die Tiere wahrscheinlich in den norwegischen Gewässern, mindestens 1.300 Kilometer entfernt und bevor sie in die Nordsee gelangten, zum letzten Mal gefressen hatten. Pottwale kommen normalerweise in viel tieferen Gewässern vor. Die südliche Nordsee ist ein sehr unnatürlicher Lebensraum für Pottwale: Das seichte Wasser und die allmählich abfallende Küste machen es ihnen schwer, hier effektiv zu navigieren. Zusätzlich kommt ihre bevorzugte Beute, der Tintenfisch, nicht in der Nordsee vor. Die Pottwale fanden folglich nicht ausreichend Nahrung. Die südliche Nordsee kann als eine Art Falle für tief tauchende Wale wie den Pottwal angesehen werden: Sobald sie in diesen Bereich vordringen, sind sie einem erheblichen Risiko zu sterben ausgesetzt.
Multidisziplinärer Ansatz
Die Autoren fassen in ihrer Studie zusammen, dass kein alleiniger Faktor gefunden wurde, der für die Strandungsreihe im Jahr 2016 verantwortlich ist, sondern sehr wahrscheinlich eine Kombination verschiedener und zusammenfallender Faktoren dazu geführt hat. „In dieser Zeit strandeten auch andere, nicht heimische Arten in der Nordsee. Zudem zeigen andere Untersuchungen, dass die Pottwale zu zwei verschiedenen Gruppen aus verschiedenen Gebieten gehören. Daher ist es sehr wahrscheinlich, dass eine Kombination großräumiger Umweltfaktoren dafür verantwortlich war, dass die Pottwale in die Nordsee gelangt sind“, führt Abbo van Neer, einer der beteiligten Forscher des Instituts für Terrestrische und Aquatische Wildtierforschung der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, aus.
Originalpublikation:
Beached bachelors: An extensive study on the largest recorded sperm whale Physeter macrocephalus mortality event in the North Sea
Lonneke L. IJsseldijk, Abbo van Neer, Rob Deaville, Lineke Begeman, Marco van de Bildt, Judith M.A. van den Brand, Andrew Brownlow, Richard Czeck, Willy Dabin, Mariel ten Doeschate, Vanessa Herder, Helena Herr, Jooske IJzer, Thierry Jauniaux, Lasse Fast Jensen, Paul D. Jepson, Wendy Karen Jo, Jan Lakemeyer, Kristina Lehnert, Mardik F. Leopold, Albert Osterhaus, Matthew W. Perkins, Uwe Piatkowski, Ellen Prenger-Berninghoff, Ralf Pund, Peter Wohlsein, Andrea Gröne, Ursula Siebert
PLoS ONE, DOI: 10.1371/journal.pone.0201221
09.08.2018, Universität Wien
Fossilhai: Rätsel um einzigartige Zahnstruktur gelöst
Stabile Zähne lassen ihn fest zubeißen – wie ein Weißer Hai
Haie gehören zu den Top-Räubern der Weltmeere. Die hohe Diversität an unterschiedlichen Zahnformen, die stets optimal an die Lebensweise und die Beutetiere angepasst sind, hat maßgeblich zu diesem Erfolg beigetragen. Eine internationale ForscherInnengruppe um Patrick L. Jambura von der Universität Wien hat sich in einer neuen Studie mit den „inneren Werten“ von Haizähnen befasst und entdeckte dabei, dass der Fossilhai eine einzigartige Zahnstruktur hat. Die Ergebnisse werden aktuell im Fachjournal „PLOS ONE“ veröffentlicht.
Haie besitzen Kiefer mit einem permanenten Zahnwechsel, der bis an das Lebensende der Tiere wirkt. Es gibt eine hohe Anzahl verschiedener Zahnformen – breite Zähne mit gesägten Rändern zum Schneiden, sehr flache Zähne zum Knacken von harter Beute wie Muscheln oder auch sehr schmale spitze Zähne, die die Beute durchbohren und sie am Entkommen hindern –, aber auch Unterschiede in der Zahnstruktur (Histologie).
Bisher unterschieden WissenschafterInnen zwischen zwei Histotypen. Entweder besteht die Zahnkrone aus dem sehr kompakten Orthodentin, welches ähnlich wie beim Menschen die Zahnhöhle umgibt, oder einem lockereren Osteodentin, das echten Knochen ähnelt und die Zahnhöhle ausfüllt.
Zwei auf ihre Zahnhistologie gut untersuchte Gruppen sind Grundhaie, zu denen unter anderem die Riffhaie gehören, und Makrelenhaie, zu welchen der berühmte Weiße Hai gehört. Der Weiße Hai und seine Verwandten besitzen Zähne mit dem knochenähnlichen Osteodentin, während die Grundhaie Zähne mit Orthodentin besitzen. Alle bis auf einen – den Fossilhai.
Der Fossilhai, Hemipristis elongata, kommt im Küstenbereich des Indischen Ozeans und Indopazifiks vor und ist ein relativ unscheinbarer Hai: grau gefärbt, mit einer Maximallänge von zweieinhalb Metern. Er gehört zur Gruppe der Grundhaie, seine Zahnhistologie ähnelt jedoch jener der Makrelenhaie.
Mit Hilfe hochauflösender CT-Aufnahmen gelang es nun PaläobiologInnen der Universität Wien gemeinsam mit englischen Kollegen, das Geheimnis um den Ursprung dieses Phänomens zu entschlüsseln. „Der Fossilhai besitzt wie alle anderen Grundhaie Orthodentin, die Zahnhöhle ist jedoch mit dem knochenähnlichen Osteodentin gefüllt. Es handelt sich daher um einen dritten, bisher weitgehend unbekannten Histotypen“, erklärt Patrick Jambura.
Über die Hintergründe des Entstehens verschiedener Zahnstrukturen lässt sich bisher nur spekulieren. Fest steht, dass der Fossilhai ein Gigant innerhalb seiner Familie ist. Seine nächsten Verwandten werden allesamt nicht viel größer als ein Meter. Der Fossilhai dagegen erreicht Größen von zweieinhalb Metern. Der Vorfahre des Fossilhais, der zusammen mit Megalodon vor 2,5 bis 20 Millionen Jahren die Weltmeere unsicher machte, wird sogar auf eine Körpergröße von sechs Metern geschätzt – das entspricht der Körpergröße von großen Weißen Haien heutzutage.
„Osteodentin ist härter, und, was noch wichtiger ist, flexibler als Orthodentin. Mit dem Füllen der Zahnhöhle scheinen der Fossilhai und die Makrelenhaie die Widerstandsfähigkeit ihrer Zähne, welche meist lang und dünn sind, zu erhöhen“, formuliert Jambura seine Hypothese.
Fest steht, dass der Fossilhai und Makrelenhaie zwar eine ähnliche Zahnstruktur haben, diese jedoch unabhängig voneinander entstanden sind und damit kein näheres Verwandtschaftsverhältnis beider Gruppen besteht.
Publikation in PLOS ONE:
Patrick L. Jambura, Cathrin Pfaff, Charlie J. Underwood, David J. Ward, Jürgen Kriwet (2018): Tooth mineralization and histology patterns in extinct and extant snaggletooth sharks, Hemipristis (Carcharhiniformes, Hemigaleidae) – evolutionary significance or ecological adaptation? In: PLOS ONE. DOI: 10.1371/journal.pone.0200951
Diese Publikation wurde als Open Access veröffentlicht. Sie ist unter folgendem Link abrufbar:
http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0200951
09.08.2018, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen
Tiere und Pflanzen dirigieren ihr Zusammenleben gemeinsam
Ökosysteme sind gewaltige Netzwerke, in denen Tier- und Pflanzenarten vielfältig miteinander zusammenhängen. Dieses Teamwork zwischen den Arten ist besonders bei Bestäubung und Samenausbreitung wichtig. Wie eine Studie unter der Leitung von Senckenberg-WissenschaftlerInnen zeigt, entscheiden klimatische Bedingungen darüber, ob Pflanzen- oder Tierarten das Zusammenspiel in diesen Netzwerken bestimmen. Die Studie ist soeben im Fachmagazin „Nature Communications“ erschienen.
Der tropische Regenwald mit seinem immerfeuchten Klima quillt über vor unterschiedlichen Pflanzenarten. Mit ihren großen und kleinen Blüten, flachen und tiefen Kelchen bieten diese Pflanzen eine große Bandbreite an möglichen Nahrungsressourcen für Bestäuber. Nektarvögel beispielsweise haben einen langen, abwärtsgebogenen Schnabel entwickelt, um an den Nektar in tiefen Blütenkelchen zu gelangen. Doch wer ist in diesem Netzwerk aus Pflanzen und Tieren der spielbestimmende Akteur?
„In Ökosystemen mit hohem Niederschlag sind die Pflanzen typischerweise sehr unterschiedlich und weisen eine hohe funktionelle Vielfalt auf. Je höher diese funktionelle Vielfalt ist, desto stärker können sich ihre tierischen Partner spezialisieren. Die Pflanzen sind damit hier für die Spezialisierung der Tiere maßgeblich“, erklärt Dr. Jörg Albrecht, Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum, Erstautor einer neuen Studie zu diesem Thema.
Im Rahmen der Studie hatten Albrecht und seine Kollegen aus Deutschland, der Schweiz und Tansania fünf Jahre lang knapp 15.000 Interaktionen zwischen Pflanzen, ihren tierischen Bestäubern und Samenausbreitern beobachtet und ausgewertet. Studiengebiet waren Untersuchungsflächen, die vom Fuß des Kilimandscharo bis hinauf zu dessen Gipfel reichten.
Hier arbeitet seit 2010 ein internationales Team von WissenschaftlerInnen in dem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Verbundprojekt „Kilimanjaro ecosystems under global change“ und untersucht, wie sich Klima und Landnutzung am höchsten Berg Afrikas auf die biologische Vielfalt auswirken.
Am Kilimandscharo bestimmen die Pflanzen jedoch nicht immer die Spielregeln. In der nun publizierten Studie zeigte sich, dass es auch klimatische Gegebenheiten gibt, in denen Tiere den Ton angeben. Dazu Albrecht: „Für die Vielfalt der Tiere ist die Durschnittstemperatur wichtiger als der Niederschlag. Wenn es kalt ist, sind sich die Tierarten insgesamt ähnlicher und haben eine geringe funktionelle Vielfalt. In kalten Umgebungen können sich die Pflanzen daher nicht auf bestimmte Tierpartner spezialisieren, sondern interagieren oft mit denselben Tierarten.“
Da der Klimawandel vielerorts Niederschlagsmenge und Durschnittstemperatur verändern wird, vermuten die Forscher, dass sich auch in den Netzwerken aus Pflanzen und Tieren ein Wandel vollziehen könnte. „Je nachdem, wie sich das Klima an einem Ort verändert, würden entweder Pflanzen oder Tiere diese Netzwerke in Zukunft prägen. Eine Veränderung in der Pflanzenwelt könnte auch Konsequenzen für deren Tierpartner haben“, erklärt Seniorautor Dr. Matthias Schleuning vom Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum.
Laut den Autoren wird die Anpassungsfähigkeit von Arten an neue Umweltbedingungen also nicht nur von ihnen selbst, sondern auch von den Reaktionen ihrer Tier- und Pflanzenpartner abhängen. Präzise Vorhersagen, wie die Biodiversität sich zukünftig verändert, sind entscheidend, um angemessen auf Veränderungen in Folge des Klimawandels zu reagieren. „Um besser vorherzusagen, wie Arten und Artengemeinschaften auf den globalen Wandel reagieren, sollten daher nicht nur die Umweltbedingungen, sondern auch die gegenseitigen Abhängigkeiten von Arten Berücksichtigung finden“ resümiert Matthias Schleuning.
Originalpublikation:
Albrecht, J. et al. (2018): Plant and animal functional diversity drive mutualistic network assembly across an elevational gradient. Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-018-05610-w
10.08.2018, Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie
Harte Zeiten in der Savanne? Die Nahrung von Schimpansen ist zäher als bisher gedacht
Forschende am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig haben die Materialeigenschaften und Isotopensignaturen typischer Nahrungspflanzen von Schimpansen aus Regenwald und Savanne untersucht und festgestellt, dass der Selektionsdruck auf den Kauapparat bei Savannen-Schimpansen aufgrund der zäheren Kost deutlich größer zu sein scheint als bei Regenwald-Schimpansen. Da der Lebensraum unserer menschlichen Vorfahren dem heute lebender Savannen-Schimpansen ähnelte, war möglicherweise auch das Gebiss früher Homininen in Afrika vergleichbaren Selektionsdrücken ausgesetzt.
In der Gruppe der Menschenaffen sind Schimpansen allgemein als Früchtefresser bekannt, wobei sie sich aber auch von Blättern und Samen ernähren. Besonders Savannen-Schimpansen – mehr als ihre Verwandten im Regenwald – sind auf diese zusätzlichen Nahrungsbestandteile angewiesen, wobei davon ausgegangen wurde, dass deren mechanische Eigenschaften stark variieren können. Vergleichsdaten für Schimpansenpopulationen in unterschiedlichen Lebensräumen lagen jedoch bisher nicht vor. In einer neuen Studie vergleicht Adam van Casteren vom Max-Planck-Weizmann-Center für integrative Archäologie und Anthropologie am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie nun die Materialeigenschaften verschiedener Pflanzen, von denen sich Schimpansen im tropischen Regenwald von Ngogo (Uganda) und ihre Verwandten in der Baumsavanne des Issa-Tals in Tansania ernähren. Mit Hilfe eines mobilen Materialprüfgeräts bestimmte er die mechanischen Eigenschaften verschiedener Pflanzengewebe und fand heraus, dass die Bestandteile mancher Savannengewächse, wie die Samenschale der Brechnuss (Strychnos), eine deutlich höhere Zähigkeit und Festigkeit aufweisen als Pflanzen aus dem Regenwald. „Überraschenderweise lagen einige Werte sogar über denen, die für die Nahrung von Orang-Utans belegt sind. Dabei ging man bisher davon aus, dass Orang-Utans unter den Menschenaffen die härteste Nahrung zerkauen können“, so van Casteren.
Die Forschenden ergänzten ihre neu erhobenen Daten mit Kohlenstoffisotopen-Daten aus den Pflanzenproben und aus Haarproben von Schimpansen. Die Analyse dieser stabilen Isotopen kommt unter anderem bei der Rekonstruktion der Nährungsökologie und Habitatnutzung lebender und ausgestorbener Primaten zum Einsatz. Auch wenn die Kohlenstoffwerte in den Pflanzen beider Habitate auffallend ähnlich waren, ließen die Isotopenwerte der Haarproben darauf schließen, dass sich die Savannen-Schimpansen zusätzlich auch von Pflanzen ernähren, die in der offenen Savannen-Landschaft wachsen und von denen einige besonders schwer zu zerkauen sind. Den Forschenden zufolge erleichtern die langen Vorderzähne der Schimpansen den Verzehr dieser zähen Pflanzen. „Während einige Schimpansenpopulationen Werkzeuge zum Knacken von Nüssen verwenden, sind die Savannen-Schimpansen noch immer auf ihre Zähne angewiesen, um an die Inhaltsstoffe der Nahrung zu gelangen. Derart unterschiedliche Selektionsdrücke, denen die Zähne ausgesetzt sind, haben wahrscheinlich auch in der Evolution des Menschen eine wichtige Rolle gespielt”, sagt Kornelius Kupczik, Koautor und Forschungsgruppenleiter des Max-Planck-Weizmann-Centers.
Zahnmorphologie, Materialeigenschaften der Nahrung und Kohlenstoffisotopen-Analysen sind auch für die Rekonstruktion der Ernährungsweise unserer frühen Vorfahren in Afrika äußerst relevant. „Wenn wir den Zusammenhang zwischen Nahrung, Zahnabnutzung und die dazu gehörenden Isotopensignaturen heutiger Schimpansen besser verstehen, hilft uns das immens, auch die Ernährungsgewohnheiten unserer fossilen Vorfahren zu enträtseln, die vor mehreren Millionen Jahren ebenfalls in der afrikanische Savanne gelebt haben“, schlussfolgert Koautorin Vicky Oelze von der University of California in Santa Cruz und dem Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie, die die Isotopenanalyse durchgeführt hat.
Originalpublikation:
Adam van Casteren, Vicky M. Oelze, Samuel Angedakin, Ammie K. Kalan, Mohamed Kambi, Christophe Boesch, Hjalmar S. Kühl, Kevin E. Langergraber, Alexander K. Piel, Fiona A. Stewart, Kornelius Kupczik.
Food mechanical properties and isotopic signatures in forest versus savannah dwelling eastern chimpanzees.
Communications Biology, 10. August 2018, https://doi.org/10.1038/s42003-018-0115-6
