26.08.2018, Forschungsverbund Berlin e.V.
Rotes Licht bei Nacht: eine potenziell fatale Attraktion für migrierende Fledermäuse
Weltweit nimmt nachts die Lichtverschmutzung rasant zu. Besonders nachtaktive Tiere sind davon betroffen, ohne dass bekannt ist, wie sie im Einzelnen auf künstliches Licht reagieren. In einer aktuellen Studie testete deshalb ein Wissenschaftsteam des Berliner Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) die Reaktion europäischer Fledermäuse auf rotes und weißes LED-Licht während ihrer saisonalen Wanderungen.
In der Nähe von roten LED-Lampen ließen sich häufiger Mückenfledermäuse (Pipistrellus pygmaeus) und tendenziell auch mehr Rauhautfledermäuse (Pipistrellus nathusii) feststellen, was darauf hindeutet, dass die Tiere während des Zugs von roten Lichtquellen angelockt werden. Dieser Effekt ließ sich bei weißen Lichtquellen nicht feststellen. Die Wellenlänge der roten LED-Lampen entsprach der Wellenlänge roter Warnleuchten, die aus Gründen der Flugsicherheit an Windkraftanlagen und hohen Gebäuden eingesetzt werden. Diese Warnleuchten könnten ziehende Fledermäuse also genau in die Gefahrensituationen locken, auf die diese Lichtsignale Menschen aufmerksam machen. Eine Umstellung auf für Fledermäuse geeignete Signale oder eine Beleuchtung nach Bedarf – nur wenn sich ein Flugzeug nähert – würde vermutlich die Zahl von Schlagopfern an Windkraftanlagen reduzieren. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift „Ecology and Evolution“ veröffentlicht.
Weltweit nimmt die Lichtverschmutzung um jährlich etwa sechs Prozent zu. Dabei werden immer häufiger energieeffiziente und kostengünstige LEDs eingesetzt. Licht dient Tieren als Orientierungshilfe, beeinflusst aber auch ihre innere Uhr und Verhalten. Es ist bekannt dass Fledermäuse bei ihrer nächtlichen Jagd auf künstliches Licht empfindlich reagieren und einige Arten von künstlichen Lichtquellen angelockt werden, wenn sich dort Insekten ansammeln. Die meisten Arten meiden jedoch künstliches Licht. Nahezu alle bisherigen Studien untersuchten die Reaktion von Fledermäusen auf künstliches Licht außerhalb der Zugzeit. Viele Fledermausarten wandern im Frühling und Spätsommer viele Hunderte oder gar Tausende Kilometer über Europa. Von nächtlich fliegenden Zugvögeln ist bereits bekannt, dass sie durch künstliche Lichtquellen desorientiert werden. In der aktuellen Studie untersuchte deshalb das Wissenschaftsteam, ob Fledermäuse durch künstliches Licht ebenso in ihren Wanderungen beeinflusst werden.
Im Spätsommer ziehen Tausende von Fledermäusen entlang der lettischen Ostseeküste durch das Naturschutzgebiet Pape. In dieser Gegend gibt es nur wenige menschliche Siedlungen, so dass die Nächte kaum von Lichtverschmutzung erhellt und sternenklar sind. Die Wissenschaftler errichteten dort einen acht Meter hohen Mast, auf dem ein Kunststoffbrett in 10 Minuten Intervallen beleuchtet wurde oder dunkel blieb. Zur Beleuchtung wurde abwechselnd rotes oder weißes LED-Licht verwendet. Mikrofone zeichneten die Echoortung der vorbeifliegenden Fledermäuse auf, um festzustellen, welche Arten wie häufig am beleuchteten oder unbeleuchteten Lichtfeld vorbeizogen.
Mückenfledermäuse (Pipistrellus pygmaeus) und tendenziell auch Rauhautfledermäuse (Pipistrellus nathusii) wurden häufiger in den Rotlichtphasen als bei Dunkelheit am Versuchsstandort angetroffen. Die Fledermäuse nutzten das künstliche Licht aber nicht zur Jagd auf Insekten, da sich die Häufigkeit der für die Insektenjagd typischen kurzen Echoortungsrufe in den Rotlichtphasen nicht erhöhte. „Während der Zugzeit jagen Fledermäuse früh in der Nacht nach Insekten, bevor sie sich auf den Langstreckenflug begeben“, erklärt Christian Voigt, Leitautor der Studie. „Hinzu kommt, dass Insekten in der Regel nicht so sehr von rotem Licht, sondern eher von kurzwelligem Licht – wie dem ultravioletten Licht – angelockt werden.“ Bei der Beleuchtung mit weißem Licht ließ sich kein erhöhtes Auftreten von vorbei fliegenden Fledermäusen feststellen.
„Fledermäuse sind während des Herbstzuges einem erhöhten Kollisionsrisiko an Windenergieanlagen ausgesetzt. Unsere Studie deutet darauf hin, dass die Nutzung von roten Warnlichtern fatale Folgen für ziehende Fledermäuse haben könnte“, erklärt Oliver Lindecke, Mitautor der Studie. „Rote Warnlichter, zur sognannten Befeuerung, sind häufig so angebracht, dass sie über viele Kilometer sichtbar sind. Sie könnten deshalb ziehende Fledermäuse über große Distanzen anlocken.“ Mögliche technische Lösungen, die bereits jetzt verfügbar sind, bestehen in einer Umrüstung auf für Fledermäuse geeignete Lichtquellen oder eine bedarfsgerechte Beleuchtung, die nur dann aktiviert wird, wenn sich Flugzeuge oder Hubschrauber einer Anlage nähern.
Warum Fledermäuse während des Flugs von roten Lichtquellen angelockt werden, ist bisher unklar. „Fledermäuse können gut sehen, einschließlich Wellenlängen, die uns Menschen verborgen bleiben. Ob manche rote Lichtquelle Fledermäuse möglicherweise blenden und ob sie deshalb desorientiert in Richtung der höchsten Lichtintensität fliegen, bedarf weiterer Forschung. Wir müssen auch noch besser verstehen, welchen Einfluss die steigende Lichtverschmutzung langfristig auf die Bestände dieser nachtaktiven Tiergruppe hat“, erklärt Christian Voigt. „Viele Fledermausarten haben es schon jetzt in einer von intensiver Landwirtschaft und Windkraftanlagen geprägten Landschaft sehr schwer. Lichtverschmutzung setzt ihnen zusätzlich zu, so dass es aus Sicht des Naturschutzes dringend ratsam ist, künstliche Lichtquellen nur dann in der Natur einzusetzen, wenn es wirklich für unsere menschlichen Bedürfnisse notwendig ist. Besteht diese Notwendigkeit tatsächlich, dann sollten auch fledermausgerechte Lichtquellen zum Einsatz kommen.“
Originalpublikation:
Voigt CC, Rehnig K, Lindecke O, Pētersons G (2018): Migratory bats are attracted by red light but not by warm-white light: Implications for the protection of nocturnal migrants, Ecology and Evolution.
27.08.2018, DEUTSCHE WILDTIER STIFTUNG
Der Altweibersommer und die vergesslichen Gärtner
Die Deutsche Wildtier Stiftung erklärt, wie Wildtiere im September beim Säen und Bepflanzen helfen
Wenn im Morgentau Spinnweben wie verlorene Haarnetze alter Frauen in den Sträuchern und Büschen hängen, dann ist Altweibersommer. In der Natur öffnen sich die Herbstblumen: Astern, Sonnenhut und Fetthenne zaubern ein letztes Farbenspiel vor dem Winter in die Landschaft. „Jetzt beginnt eine bunte Jahreszeit; für die Wildtiere ist es auch eine arbeitsreiche Zeit“, sagt Eva Goris, Pressesprecherin der Deutschen Wildtier Stiftung. „Sie sammeln jetzt Nahrungsvorräte für den Winter.“
Die einen gehen dabei nach Plan vor und füllen die Speisekammern in ihren Bauten, die anderen sind eher unorganisiert und helfen dabei der Natur. Eichhörnchen, Waldmaus, Tannen- und Eichelhäher gehören zu den „vergesslichen Gärtner“. Sie verstecken u. a. Eicheln, Bucheckern, Zapfen, Haselnüsse und Kastanie in der Absicht, geheime Nahrungsdepots für die karge Winterzeit anzulegen. „Doch am Ende finden sie nicht alle ihre Verstecke wieder und werden so ungewollt zu Landschafts- und Naturgestaltern“, sagt Goris. Was nicht gefunden und gefuttert wird, wächst im nächsten Frühjahr zu einem neuen Pflänzchen heran.
Dieser natürliche Prozess wird „Naturverjüngung“ genannt. Die vergesslichen Gärtner erfüllen eine wichtige Aufgabe für das Ökosystem. So sorgt die Waldmaus ganz nebenbei auch dafür, dass Pilzsporen verbreitet werden. Sie transportiert diese im Fell. Auch für die Vermehrung von Waldfrüchten wie Brombeeren und Blaubeeren ist die Waldmaus zuständig. Die Früchte stehen auf ihrem Speiseplan; am Ende des Verdauungsprozesses gelangen die Samen über den Kot in den Waldboden, um erneut zu keimen.
Noch bis in den Oktober hinein ist der Tisch für die Wildtiere gut gedeckt. In einigen Bundesländern wie beispielsweise Mecklenburg-Vorpommern tragen in diesem Jahr vor allem die Eichen viele Früchte. Auch Bucheckern und Haselnüsse sind jetzt reif. Sie fallen auf den Waldboden und können dort von den vergesslichen Gärtnern aufgesammelt und versteckt werden. „Fliegende Förster wie der Eichelhäher spielen so bei der natürlichen Verjüngung des Waldes eine Rolle.“
27.08.2018, Universität Konstanz
Höhlenfisch ganz ohne Höhle
Sensation an der Universität Konstanz: Nach tausenden von Jahren pflanzt sich Europas bisher einziger Höhlenfisch zum ersten Mal außerhalb seines Höhlensystems fort
Der erste europäische Höhlenfisch wurde jüngst in Süddeutschland entdeckt. Nun ist es Forscherinnen der Universität Konstanz gelungen, an der Universität Bedingungen zu schaffen, unter denen sich diese Höhlenfische auch außerhalb ihres natürlichen Lebensraumes fortpflanzen können. Die Fischökologin und Privatdozentin Dr. Jasminca Behrmann-Godel und ihre Kollegin Myriam Schmid freuen sich über Höhlenfischnachkömmlinge am Limnologischen Institut der Universität Konstanz.
Der europäische Höhlenfisch ist der weltweit nördlichste seiner Art. Wissenschaftler gehen davon aus, dass er und andere Oberflächenpopulationen sich gegen Ende der vergangenen Eiszeit vor etwa 20.000 Jahren auseinanderentwickelten. Dieser Höhlenfisch, eine Schmerle der Gattung Barbatula, wurde in einem unterirdischen Karstgewässersystem bei Aach im Landkreis Konstanz entdeckt. Einzelne Exemplare haben an der Universität Konstanz ein neues Zuhause gefunden. Zwischenzeitlich wurden auch weitere Fische in einem nahegelegenen Höhlensystem gesichtet.
„An unserem Institut befinden sich die einzigen außerhalb einer Höhle lebenden Höhlenfische. Dass wir nun ein Umfeld für diese Fische schaffen konnten, in dem sie nicht nur überleben, sondern sich auch außerhalb ihres natürlichen unterirdischen Habitats fortpflanzen können, ist wirklich außergewöhnlich“, sagt Jasminca Behrmann-Godel, Leiterin der Studie im Jahr 2017, welche den Sensationsfund vermeldete.
Dank Joachim Kreiselmaier – Mitglied des Vereins „Freunde der Aachhöhle“ und derjenige Höhlentaucher, der die Schmerlen 2015 während eines fünfstündigen Tauchgangs entdeckte – waren Behrmann-Godel und ihre Mitarbeiterin Myriam Schmid dieses Jahr in der Lage, zwei Männchen und zwei Weibchen in einem Aquarium zusammenzuführen. Sie hatten sich anfangs wenig Hoffnung gemacht, dass sich die Höhlenfische in einer künstlich geschaffenen Umgebung fortpflanzen würden.
„Wir haben unseren erwachsenen Höhlenfischen am Limnologischen Institut verschiedene Trägermaterialen für die Laichablage angeboten. Dazu gehörten Sand, große Kiesel, eine mit kleinen Steinen gefüllte Schale – sogar eine mit feinem Schotter, die mit einem Gitter versehen war, um die Erwachsenen davon abzuhalten, die gelegten Eier zu fressen. Aber auf welchem Untergrund genau die Höhlenfische ihre Eier tatsächlich gelegt haben, bleibt weiterhin ein Rätsel“, erklärt Behrmann-Godel.
Für Myriam Schmid war der Nachwuchs eine echte Überraschung. Sie pflegt die Höhlenfische am Limnologischen Institut und war diejenige, die die zirka 1,5 Zentimeter langen Schlüpflinge im Juni, etwa zwei Monate nach der angenommenen Laichzeit, als Erste entdeckte. „Trotz täglicher Kontrolle haben wir die kleinen Fische nicht früher bemerkt. Fakt ist, dass wir nun vier weitere Höhlenfische betreuen können.“
Nachwuchs für zukünftige Forschungen
„Wir sind auch die Ersten, die Bachschmerlen aus der Donau und der Radolfzeller Aach, welche die nächsten Verwandten der Höhlenschmerlen sind, erfolgreich nachgezüchtet haben. Mittlerweile verfügen wir über stabile Laborpopulationen der Oberflächenfische“, freut sich Behrmann-Godel. Sie ist davon überzeugt, in naher Zukunft ein ähnliches Resultat für die Höhlenfische erzielen zu können – mit 30 bis 50 erwachsenen Tieren, die sich regelmäßig vermehren. Joachim Kreiselmaier ist es wichtig, dass auch stabile Höhlenfischpopulationen am Limnologischen Institut gezüchtet werden. „Dadurch können wir die Anzahl der Fische, die wir für Forschungszwecke aus den Höhlen zurückbringen, begrenzen“, erklärt Kreiselmaier.
Während der derzeitige Schwerpunkt auf der Erforschung des Höhlenfischgenoms und dem genomischen Vergleich mit anderen Arten liegt, zielen Jasminca Behrmann-Godel und ihre KollegInnen auch darauf ab, künftig über kontrollierte und vergleichende Laborstudien mit ihren Bach- und Höhlenschmerlen herauszufinden, welche typischen Höhlenfischmerkmale – die kleineren Augen, reduzierte Pigmentierung und größeren Nasenlöcher – auf phänotypischer Plastizität beruhen und welche auf genetischen Veränderungen. „Auch für Kreuzungsversuche mit beiden Schmerlengruppen sind stabile Populationen unabdingbar“, erläutert Behrmann-Godel.
Weitere Forschung zu Höhlenfisch Verhalten und Verbreitung
Inzwischen arbeitet Behrmann-Godel auch mit Dr. Jolle Jolles – Verhaltensökologe im gemeinsamen Forschungsbereich Collective Behaviour der Universität Konstanz und des Max-Planck-Instituts für Ornithologie (MPIO) in Radolfzell – zusammen, um mehr über das Verhalten der Höhlenfische zu lernen. Dabei sollen die Tiere unter anderem mit Hilfe hochauflösender Videotechnik unter Infrarotlicht in Dunkelheit gefilmt werden. Das Team freut sich besonders darauf, so nicht nur das Verhalten einzelner Tiere, sondern auch ihr Gruppen- bzw. Schwarmverhalten weiter erforschen zu können.
Zukünftig erhofft sich die Fischökologin neue Erkenntnisse über die schnellen evolutionären Anpassungsprozesse zu gewinnen, die es diesem Höhlenfisch ermöglicht haben, so lange in seiner Höhle gänzlich ohne Licht zurechtzukommen: „Woher wissen die Fische, wann es Zeit ist sich zu paaren und wo sie am besten laichen? Wie finden sie ihre Partner oder ihr Futter, und welche Nahrungsketten und Mikroorganismen existieren in den Höhlen? Und gibt es noch andere Höhlensysteme, in denen weitere Höhlenfische oder ähnliche Arten auf ihre Entdeckung warten?“
Behrmann-Godels letzte Frage kann mit einer aktuellen Erfolgsnachricht bereits (teilweise) positiv beantwortet werden: Am 18. August 2018 berichtete Höhlentaucher Bogdan Grygoruk – ebenfalls Mitglied des Vereins „Freunde der Aachhöhle“ –, dass er weitere Höhlenfische in einem weiter stromauf gelegenen, durch einen Felsversturz (Doline) vom ursprünglichen Fundort abgetrennten Bereich des Donau-Aach-Systems entdeckt hat. Dieser neue Höhlenfischfund bestätigt Behrmann-Godels Vermutung, dass die Höhlenfische auch in weiteren Teilen des zirka 250 Quadratkilometer großen unteririschen Gewässersystems zu finden sein müssten: „Diese tolle Nachricht bedeutet, dass die Verbreitung der ersten europäischen Höhlenfische sehr weit und die Populationsgröße dementsprechend riesig sein könnte.“
Faktenübersicht:
• Wissenschaftlerinnen der Universität Konstanz konnten Bedingungen schaffen, unter denen sich die ersten bekannten europäischen Höhlenfische auch außerhalb ihres natürlichen Lebensraums fortpflanzen können.
• Die Fischökologin Privatdozentin Dr. Jasminca Behrmann-Godel und ihre Kollegin Myriam Schmid freuen sich über vier Höhlenfischnachkömmlinge am Limnologischen Institut der Universität Konstanz.
• Stabile Höhlen- und Bachschmerlenpopulationen werden gezüchtet, um zukünftige kontrollierte und vergleichende Laborstudien durchführen zu können und um die Fischgewinnung aus den Höhlen zu begrenzen.
• Größere Fischbestände sind auch für Studien zu deren Schwarmverhalten in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern aus dem Forschungsbereich Collective Behaviour der Universität Konstanz notwendig.
• Ein aktueller, zweiter Höhlenfischfund in einem anderen Bereich des Donau-Aach-Systems bestätigt Dr. Behrmann-Godels Vermutung, dass diese Fische ein ausgedehntes Verbreitungsgebiet haben und dass die Population eventuell sehr groß sein könnte.
28.08.2018, Karlsruher Institut für Technologie
Parasiten in fossilen Fliegenpuppen nachgewiesen
Parasitisch lebende Wespen gab es schon vor vielen Millionen Jahren: In einem am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordinierten Projekt haben Forscher verschiedener Fachrichtungen erstmals definitiv fossile Parasiten in ihren Wirten nachgewiesen. Die Wissenschaftler untersuchten Fliegenpuppen aus alten Sammlungen mit ultraschneller Röntgenbildgebung. Dabei belegten sie 55 Parasitierungsereignisse und beschrieben vier bisher unbekannte ausgestorbene Wespenarten. Sie berichten in der Zeitschrift Nature Communications (Open Access, DOI: 10.1038/s41467-018-05654-y).
Die Ergebnisse des Projekts liefern wichtige Erkenntnisse zur Evolution des Parasitismus, der weit verbreitet ist und Ökosysteme wesentlich prägt. Heute gelten rund 50 Prozent aller Tierarten als Schmarotzer. Der Zusammenhang zwischen Artenvielfalt und Parasitismus zeigt sich besonders deutlich bei der Insektenordnung der Hautflügler (Hymenoptera), zu denen die Wespen gehören. In dem am KIT koordinierten Projekt identifizierten die Forscher mit den neu beschriebenen ausgestorbenen Wespenarten vier verschiedene Endoparasiten – Schmarotzer, die sich im Innern ihres Wirts entwickeln – aus dem Paläogen, das den Zeitraum von vor rund 66 Millionen Jahren bis vor rund 23 Millionen Jahren umfasst. Jede der vier parasitischen Wespenarten verfolgte ihre eigene Strategie zur Anpassung an den Wirt. Die von den vieren am häufigsten beobachtete Art nannten die Wissenschaftler „Xenomorphia resurrecta“. Der Gattungsname „Xenomorphia“ erinnert an das als Xenomorph bekannte Wesen aus der Science-Fiction-Filmreihe „Alien“, das sich ebenfalls endoparasitisch entwickelt. Der Artname „resurrecta“ bezieht sich auf die „digitale Wiederauferstehung“ der Art, wie Projektkoordinator Dr. Thomas van de Kamp vom Laboratorium für Applikationen der Synchrotronstrahlung (LAS) des KIT erklärt. „Unser Projekt beweist, dass es sich lohnt, alte Sammlungen mit modernster Technik neu zu erforschen.“
Die untersuchten Fossilien, mehr als 1 500 mineralisierte Fliegenpuppen, gehören zu Sammlungen am Naturhistorischen Museum Basel und am Naturhistoriska riksmuseet Stockholm. Gefunden wurden sie im späten 19. Jahrhundert in Phosphoritminen der Region Quercy in Frankreich. 1944 beschrieb der Schweizer Entomologe Eduard Handschin die Fossilien ausgiebig und wies auf den besonderen Wert der äußerlich unscheinbaren, nur rund drei Millimeter langen Stücke hin. Dennoch gerieten diese für über 70 Jahre in Vergessenheit. Handschin hatte seinerzeit in einem Dünnschliff aus einer schätzungsweise 34 bis 40 Millionen Jahre alten Fliegenpuppe den Umriss einer parasitischen Wespe erahnt, nachweisen ließ sich diese allerdings nicht. Das bildete den Anlass für das aktuelle Projekt, dessen Ergebnisse in der Zeitschrift Nature Communications unter dem Titel „Parasitoid biology preserved in mineralized fossils“ veröffentlicht sind.
Ultraschnelle Röntgenbildgebung, am KIT maßgeblich entwickelt und verfeinert, ermöglichte einen neuen Zugang zu den Fossilien: Die Forscher untersuchten die Proben mit Synchrotron-Röntgen-Mikrotomographie. Bei lichtoptisch dichten Proben lassen sich interne Strukturen nur mit Röntgenstrahlung nichtinvasiv und dreidimensional beobachten. Synchrotronstrahlungsquellen, ein Typ von Teilchenbeschleunigern, liefern elektromagnetische Strahlung auf einem viel breiteren Spektrum und in viel höherer Intensität als konventionelle Quellen. Die Messungen für das Projekt liefen an der Hochgeschwindigkeits-Tomographie-Station UFO am Synchrotron des KIT. „Der Probendurchsatz ist hoch; Aufnahme und Auswertung der Daten sind teilautomatisiert, wodurch solche Messungen überhaupt erst machbar werden“, berichtet van de Kamp. Bereits vor zwei Jahren durchleuchtete die Arbeitsgruppe fossile Käfer von der Fundstelle Quercy und machte ihre innere Anatomie sichtbar. An der Station UFO werden aber nicht nur Fossilien gescannt. Der Aufbau eignet sich auch für andere Projekte, bei denen große Stückzahlen mit Röntgenstrahlung zu untersuchen sind. Daher ist UFO für die verschiedensten Fachgebiete interessant, unter anderem für die Materialforschung.
Die parasitischen Wespen aus dem Paläogen wurden nach dem Durchleuchten der mineralisierten Fliegenpuppen aufwendig digital rekonstruiert. So erforderte das Projekt nicht nur umfassendes Know-how zur Synchrotron-Röntgen-Mikrotomographie, sondern auch detailliertes biologisches und paläontologisches Wissen. Projektkoordinator Dr. Thomas van de Kamp vom LAS des KIT, als Biologe auf Insektenmorphologie und digitale Bildgebung biologischer Proben spezialisiert, stellte die Verbindung zwischen Physik und Biologie her. Weitere Hauptautoren sind der Paläontologe Dr. Achim H. Schwermann vom LWL-Museum für Naturkunde Münster, Experte für Fossilisierungsprozesse, und der Biologe Dr. Lars Krogmann vom Staatlichen Museum für Naturkunde Stuttgart, Spezialist für parasitische Wespen, der die systematische Einordnung der gefundenen Parasiten übernahm und die formellen Artbeschreibungen verfasste. Insgesamt wirkten 18 Wissenschaftler – Biologen, Paläontologen, Physiker, Informatiker und Mathematiker – von mehreren Universitäten und Museen an dem interdisziplinären Projekt mit, davon acht Forscher des KIT. Beteiligt waren neben den genannten Institutionen das Institut für Photonenforschung und Synchrotronstrahlung (IPS) und das Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik (IPE) des KIT sowie Einrichtungen der Universitäten Heidelberg und Bonn.
Die Datensätze mit den gefundenen Parasiten lassen sich unter http://www.fossils.kit.edu einsehen.
Originalpublikation:
Thomas van de Kamp, Achim H. Schwermann, Tomy dos Santos Rolo, Philipp D. Lösel, Thomas Engler, Walter Etter, Tomáš Faragó, Jörg Göttlicher, Vincent Heuveline, Andreas Kopmann, Bastian Mähler, Thomas Mörs, Janes Odar, Jes Rust, Nicholas Tan Jerome, Matthias Vogelgesang, Tilo Baumbach, Lars Krogmann: Parasitoid biology preserved in mineralized fossils. Nature Communications. 2018. DOI: 10.1038/s41467-018-05654-y
Creative Commons Attribution 4.0 International Public License: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/legalcode
28.08.2018, Universität Wien
Biologische Globalisierung bedroht entlegene Inseln
Anzahl an Neobiota auf Inseln steigt mit der Entfernung zum Festland
Je weiter eine Insel vom Festland entfernt ist, desto weniger heimische Tier- und Pflanzenarten, aber desto mehr vom Menschen eingeschleppte Arten – sogenannte Neobiota – beherbergt sie. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommt ein internationales Forschungsteam um Dietmar Moser, Bernd Lenzner und Franz Essl vom Department für Botanik und Biodiversitätsforschung der Universität Wien in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift „PNAS“. Die Folgen dieses Sachverhalts für die globale Biodiversität könnten gravierend sein.
Bereits seit längerer Zeit ist bekannt, dass die Flora und Fauna von Inseln stark unter der Verbreitung nicht-heimischer Arten leidet. Neobiota sind direkt oder indirekt schuld am Verschwinden von fast einem Drittel der ausgestorbenen Arten auf Inseln. Da viele dieser Inselarten endemisch sind, also ausschließlich auf ‚ihrer‘ Insel und sonst nirgendwo auf der Welt vorkommen, stellen Neobiota dort eine besondere Gefahr für die globale Biodiversität dar. Um zu verstehen, warum manche Inseln stärker oder weniger stark von ihnen betroffen sind, verglichen die ForscherInnen in ihrer aktuellen Studie die Anzahl an heimischen und nicht-heimischen Säugetieren, Vögeln, Reptilien, Ameisen und Pflanzen auf 257 tropischen und subtropischen Inseln mit einer Reihe mutmaßlicher Einflussfaktoren.
Die Ergebnisse bestätigen einerseits schon länger bekannte Zusammenhänge zwischen Inselgröße und Anzahl von nativen Arten als auch von Neobiota. „Was uns überrascht hat, war allerdings, dass der Isolationsgrad einer Insel, also ihre Entfernung vom Festland, einen exakt gegenläufigen Effekt auf die Anzahl heimischer und nicht-heimischer Art hat: Heimische Arten werden weniger, Neobiota nehmen zu“, erklärt Dietmar Moser, einer der beiden Hauptautoren der Studie.
Die mutmaßlichen Gründe für diesen erstaunlichen Befund erklärt sein Kollege Bernd Lenzner: „Je weiter eine Insel vom Festland entfernt ist, desto evolutionsgeschichtlich isolierter und eigentümlicher sind die auf ihr heimischen Arten. Das liegt einerseits daran, dass nur wenige Lebewesen diese großen Distanzen überwinden können und andererseits daran, dass die erfolgreichen Individuen sich in genetischer Isolation an die spezifischen Gegebenheiten auf der Insel angepasst haben“. Infolgedessen haben viele Arten ihre Scheu oder Verteidigungsstrategien verloren, da natürlichen Fressfeinde auf der Insel fehlen. Neu vom Menschen eingebrachte Spezies haben dann leichtes Spiel.
Generell zeigen die Ergebnisse der ForscherInnen, dass gerade die entlegensten Inseln mit ihrer einzigartigen Tier- und Pflanzenwelt am stärksten durch nicht-heimischen Arten bedroht sind. Mit Ausnahme der Vögel ist dieses Muster für alle Artengruppen dasselbe. Biologische Invasionen auf Inseln bedrohen vor allem auch die ganz seltenen Arten. „Gerade auf den entlegensten Inseln sollten daher besonders strenge Maßnahmen gegen die Einfuhr nicht-heimischer Arten internationaler Standard werden“, betont Moser.
Publikation in „Proceedings of the National Academy of Sciences“ PNAS:
Moser D, Lenzner B, Weigelt P, Dawson W, Kreft H, Pergl J, Pyšek P, van Kleunen M, Winter M, Capinha C, Cassey P, Dullinger S, Economo EP, García-Díaz P, Guénard B, Hofhansl F, Mang T, Seebens H, Essl F (2018) Remoteness promotes biological invasions on islands worldwide. PNAS.
DOI: 10.1073/pnas.1804179115
29.08.2018, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Ameisen-Studie gibt Hinweis zur Evolution sozialer Insekten
Bei der Entwicklung von Königinnen und Arbeiterinnen sticht ein Gen besonders hervor
Eine der großen Fragen in der Evolutionsbiologie gilt dem Übergang von solitär lebenden Organismen zur Entwicklung von sozialen Lebensformen, wie sie Ameisen und andere staatenbildende Insekten zeigen. Ein wesentliches Merkmal eusozialer Arten ist die Arbeitsteilung zwischen Königinnen, die Eier legen, und Arbeiterinnen, die sich um die Brut kümmern oder andere Aufgaben übernehmen. Aber woran entscheidet es sich, dass eine Königin Eier legt und Arbeiterinnen nicht? Wie ist diese Trennung im Lauf der Evolution entstanden? Der Evolutionsbiologe Dr. Romain Libbrecht hat sich mit diesen Fragen in den vergangenen Jahren befasst und zusammen mit Wissenschaftlern der New Yorker Rockefeller University eine völlig überraschende Antwort gefunden: Ein Gen alleine, das Insulin-like Peptid 2 (ILP2), kann zu einer Aktivierung der Eierstöcke und damit zur Fortpflanzung führen – wahrscheinlich ausgelöst durch bessere Ernährung.
„Es ist fast unglaublich, dass nur ein Gen den Ausschlag gibt“, sagt Romain Libbrecht. Das Ergebnis basiert auf einem Vergleich von 5581 Genen in sieben Ameisenarten, die aus drei verschiedenen Unterfamilien stammen und sich in zahlreichen Merkmalen unterscheiden. Nur die Expression von ILP2 war immer signifikant erhöht in reproduktiven Tieren. Königinnen besitzen also mehr davon als Arbeiterinnen. ILP2, so ein weiterer Befund, ist nur im Gehirn zu finden, wo es in einem kleinen Cluster von 12 bis 15 Zellen erzeugt wird.
Entkopplung von Reproduktion und Brutpflege als Grundlage sozialer Staatenbildung
Am Anfang der Entwicklung in Richtung Sozialstaat standen, so wird vermutet, wespenähnliche Vorfahren, die zwischen Fortpflanzung und Brutpflege abwechselten: Eine weibliche Wespe legte ein Ei und kümmerte sich um die Larve bis zu ihrer Verpuppung. Damit Eusozialität entstehen konnte, mussten diese beiden Phasen entkoppelt und die jeweiligen Aufgaben an unterschiedliche Individuen vergeben werden, Königinnen und Arbeiterinnen.
Um die molekularen Mechanismen aufzudecken, die hinter dieser Entkoppelung stehen, haben Libbrecht und seine New Yorker Kollegen die Ameisenart Ooceraea biroi herangezogen. O. biroi ist eine kleine Art von 2 bis 3 Millimeter Länge, die ursprünglich aus Asien stammt, sich aber in den Tropen verbreitet hat. Die Tiere leben in unterirdischen Gängen, überfallen die Nester von anderen Ameisenarten und ernähren sich von der Brut. Das Besondere aber ist, dass O. biroi keine Königinnen kennt, sondern nur Arbeiterinnen. Allerdings können sich alle Arbeiterinnen über Parthenogenese fortpflanzen. Das heißt, Weibchen produzieren genetisch identische Weibchen, die Tiere klonen sich selbst. Sie folgen dabei einem bestimmten Zyklus: Während 18 Tagen legen alle Arbeiterinnen Eier, anschließend gehen sie 16 Tage lang auf Futtersuche und ernähren die Larven. Dann beginnt der Zyklus von vorn.
Dieses zyklische Verhalten, das dem der solitären wespenähnlichen Vorfahren vergleichbar ist, wird durch die Anwesenheit von Larven gesteuert: Wenn gegen Ende der Reproduktionsphase die ersten Larven schlüpfen, unterdrücken sie die Aktivität der Eierstöcke und lösen Brutpflegeverhalten aus. Und wenn die Larven gegen Ende der Brutpflegephase mit der Verpuppung beginnen, wird die Aktivität der Eierstöcke wieder gesteigert und die Futtersuche lässt nach. „Diesen Zyklus haben wir gebrochen“, erklärt Libbrecht zu der Forschungsarbeit. Die Wissenschaftler haben das Peptid ILP2 synthetisiert und den Ameisen injiziert. Daraufhin haben die Ameisen auch in Gegenwart von Larven Eier gelegt.
Beim „Brut-Austausch-Experiment“ hat Libbrecht untersucht, was passiert, wenn Larven während der Reproduktionsphase der Kolonie hinzugefügt und umgekehrt während der Brutphase entfernt werden. „Wir sehen dann, dass sich in beiden Fällen die Genexpression ändert und die Ameisen sich umstellen. Allerdings erfolgt die Veränderung schneller, wenn wir eierlegenden Ameisen Larven unterschieben.“ Die Insekten beenden dann die Eiablage und sorgen sich um die Pflege der Nachkommen. „Das ist auch sinnvoll. Schließlich ist es für das Überleben wichtig, dass die Larven schnell versorgt werden“, sagt Libbrecht. Auch bei diesem Experiment zeigte sich die Dominanz von ILP2, das auf die veränderten Bedingungen sehr früh und sehr stark reagiert.
Von Asymmetrie in der Nahrung zur Asymmetrie in der Fortpflanzung
In einem weiteren Schritt wendeten sich die Wissenschaftler der Rolle der Nahrung zu, die für die Ausbildung von Königinnen oder Arbeiterinnen bekanntermaßen wichtig ist. Eine hohe Quantität oder eine gute Qualität von Proteinen in der Nahrung lässt Königinnen entstehen. Nun besteht im Falle der Ameisenart O. biroi ein kleiner Anteil von etwa 5 Prozent der Ameisen in einer Kolonie aus sogenannten Interkasten. Diese Tiere sind im Durchschnitt etwas größer, haben schwach entwickelte Augenflecken und pflanzen sich außerdem stärker fort. Sie ähneln damit ein bisschen den „normalen“ Königinnen. Werden Larven besser gefüttert, steigt die Wahrscheinlichkeit, dass sie zu Interkasten werden. Fluoreszenzaufnahmen zeigen, dass diese Interkasten mehr ILP2 im Gehirn aufweisen als normale Arbeiterinnen.
„Etwas Vergleichbares hat sich vielleicht bei den Vorfahren der eusozialen Insekten abgespielt“, meint Libbrecht. „Eine kleine Asymmetrie in der Nahrung hatte eine Asymmetrie bei der Fortpflanzung im Erwachsenenalter zur Folge.“ Die Aufspaltung in Königinnen und Arbeiterinnen wäre damit auf einen ersten einzelnen Unterschied zurückzuführen – eine Annahme, die von den Untersuchungen an insgesamt sieben ganz unterschiedlichen Ameisenarten gestützt wird.
Weitere Forschungen sollen nun zeigen, ob sich die Ergebnisse auch auf andere soziale Insekten übertragen lassen oder aber wie der „Superorganismus Ameisenkolonie“ die Nahrungsversorgung insgesamt steuert.
Romain Libbrecht ist seit 2016 an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und leitet hier die Gruppe Reproduktion, Ernährung, Verhalten in Insektengesellschaften. Zuvor hat er als Marie-Curie-Postdoc mit Daniel Kronauer an der Rockefeller University gearbeitet.
29.08.2018, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen
Literweise Erbgut: Teichwasser verrät Tropen-Frösche
Wenn ein Frosch in einen Teich hüpft, hinterlässt er dabei unweigerlich Spuren seines Erbguts. Senckenberg-Wissenschaftler haben anhand von Wasserproben aus dem bolivianischen Tiefland nachgewiesen, dass die Analyse dieser sogenannten Umwelt-DNA ausreicht, um die in einem Gewässer lebenden Froscharten zuverlässig zu bestimmen. In ihrer Machbarkeitstudie zeigen sie, dass in artenreichen Regionen die Analyse der Umwelt-DNA eine kostengünstigere Alternative zur traditionellen Arterfassung sein kann und die notwendige weltweite Bestandsaufnahme biologischer Vielfalt beflügeln könnte. Die Studie ist jetzt im Fachmagazin „Molecular Ecology Resources“ erschienen.
Es gibt fast 7.000 Froscharten weltweit und ein Großteil davon lebt in den Tropen. Um deren Verbreitung systematisch zu erfassen und Populationstrends zu beobachten, legen sich Experten bislang auf die Lauer – eine zeit- und kostenintensive Aufgabe. Senckenberg-Wissenschaftler zeigen nun, dass es einfacher gehen könnte.
Ihre Methode basiert auf der Tatsache, dass alle Lebewesen permanent DNA-Spuren hinterlassen, die sogenannte Umwelt-DNA. „Wenn ein Frosch in einen Teich springt, hinterlässt er kleinste Partikel der Haut oder anderem Gewebe. Eine Wasserprobe enthält daher eine Ansammlung organischen Materials der Frösche, die sich im Teich aufgehalten haben. Aus diesem Potpourri kann man das Erbgut der Frösche isolieren und mit Datenbanken abgleichen, um die Arten nachzuweisen“, erklärt Dr. Miklós Bálint, Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum.
Wie Bálint und seine Kollegen in einer aktuellen Machbarkeitsstudie zeigen, reichen dazu zwei Liter Teichwasser aus. Das Team sammelte Wasserproben aus fünf Teichen in der bolivianischen Savanne und isolierte und sequenzierte anschließend die darin enthaltene Frosch-DNA. Dabei fanden die Forscher in den Teichen genetische Spuren, die sich 25 Froscharten zuordnen lassen.
„Parallel dazu haben wir die Froscharten auch traditionell durch Beobachtung und Rufanalyse identifiziert. Der Vergleich zeigt, dass beide Methoden eine ähnlich gute Trefferquote haben“, sagt Dr. Martin Jansen, Herpetologe am Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt.
Sechs Froscharten wurden sogar nur mittels ihrer Erbgut-Hinterlassenschaften aufgespürt. Dazu Bálint: „Anhand ihrer Umwelt-DNA im Teichwasser konnten wir Froscharten nachweisen, die wir nicht am Quaken erkannt haben oder erspähen konnten – beispielsweise weil sie noch im Larvenstadium waren oder es sich um Einzeltiere handelte. Die Umwelt-DNA liefert in solchen Fällen ein genaueres Bild.“
In einer detaillierten Kostenanalyse wies das Team nach, dass es bei einer großen Zahl an Untersuchungsgebieten in artenreichen Regionen wie den Tropen kostengünstiger ist, die Artenvielfalt per Umwelt-DNA zu erfassen. Trotz hoher Einstiegskosten der DNA-Analyse ist hier der Aufwand, Experten entsprechend zu schulen und dann an vielen, teilweise abgelegenen Orten Beobachtungen durchführen zu lassen, ungleich größer.
Laut den Autoren der Studie ist die Umwelt-DNA daher ein großer Schritt hin zu einer weltweiten Bestandsaufnahme der biologischen Vielfalt. „In den Tropen gibt es bislang kaum flächendeckende wissenschaftliche Untersuchungen zum Vorkommen von Organismen. Ich könnte mir daher vorstellen, dass wir Wasserproben aus 10.000 Teichen im Regenwald und der Savanne nehmen und mittels Umwelt-DNA damit das Vorkommen der Frösche in bisher unerreichter Detailtiefe erforschen“, so Bálint.
Eine Erfassung ist dringend notwendig, denn neben vielen anderen Tieren und Pflanzen sind besonders Frösche durch den globalen Wandel vom Aussterben bedroht. Mehr als ein Drittel der Arten gilt bereits als gefährdet, mit steigender Tendenz. „Diese Arten können wir aber nur schützen, wenn wir wissen, wer wo lebt. Unsere taxonomische Expertise hilft uns, neue Arten zu erkennen; während die Analyse der Umwelt-DNA es effizienter macht bekannte Arten an vielen Orten zu erfassen. Beides ergänzt sich daher optimal“, schließt Jansen.
Originalpublikation:
Bálint, M. et al. (2018): Accuracy, limitations and cost-efficiency of eDNA-based community survey in tropical frogs. Molecular Ecology Resources, doi: 10.1111/1755-0998.12934
29.08.2018, Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie
Die Zahnwurzeln unserer Vorfahren
Seit der Entdeckung der fossilen Überreste von Australopithecus africanus in Taung vor knapp einem Jahrhundert sowie darauffolgender Funde von Paranthropus robustus diskutiert die Wissenschaft darüber, wovon sich diese beiden Homininenarten aus Südafrika ernährt haben. Ein internationales Forscherteam vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig, der Universität Chile und der Universität Oxford in Großbritannien hat nun die Ausrichtung der Zahnwurzeln dieser fossilen Arten genau untersucht und kommt zu dem Ergebnis, dass Paranthropus robustus seine Nahrung auf völlig andere Art und Weise zerkaut haben muss als andere Homininen.
Bevor Nahrung geschluckt und dann verdaut werden kann, muss sie in der Mundhöhle zerkleinert werden. Wie dies genau geschieht, ist von vielen Faktoren abhängig, beispielsweise von den mechanischen Eigenschaften der Nahrung oder der Morphologie des Kauapparats. Paläoanthropologen verwenden viel Zeit darauf, die Ernährung unserer Vorfahren zu rekonstruieren, denn Ernährung ist der Schlüssel zum Verständnis der menschlichen Evolutionsgeschichte. So hat eine qualitativ hochwertige (und fleischhaltige) Nahrung wahrscheinlich die Entwicklung unserer großen Gehirne erst möglich gemacht, während ein Mangel an Nährstoffen zum Aussterben anderer Arten (z. B. Paranthropus boisei) beigetragen haben dürfte. Besonders umstritten geblieben ist jedoch, wie sich die südafrikanischen Homininen ernährt haben.
Ausgehend von der Ausrichtung der Zahnwurzeln im Kiefer hat nun ein Forschungsteam aus Leipzig, Santiago de Chile und Oxford mit Hilfe hochauflösender computertomograpischer Verfahren und der Gestaltanalyse die Hauptrichtung der Kräfte bestimmt, die während des Kauvorgangs wirken. Anhand von virtuellen Rekonstruktionen von fast 30 oberen Backenzähnen von Homininen aus Süd- und Ostafrika stellte das Forscherteam fest, dass die Zahnwurzeln von Australopithecus africanus sehr viel stärker gespreizt waren als die von Paranthropus robustus und die des ostafrikanischen Paranthropus boisei. „Das ist ein Zeichen für ein stärkeres Wirken seitwärts gerichteter Kaukräfte bei Australopithecus africanus, während bei den beiden Paranthropus-Arten eher vertikale Kräfte zum Tragen kommen“, erläutert Kornelius Kupczik vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie.
Im Unterschied zu den anderen in der Studie untersuchten Arten weisen die Zahnwurzeln von Paranthropus robustus eine ungewöhnliche Ausrichtung auf, eine Art „Verdrehung “, was auf eine leichte Rotations- sowie Vor- und-Rückwärtsbewegung des Kiefers während des Kauens schließen lässt. Für diese Interpretation sprechen weitere morphologische Merkmale des Schädels von Paranthropus robustus. Beispielsweise deutet die Struktur des Zahnschmelzes auf komplexe, multidirektionale Krafteinwirkungen hin. Auch das ungewöhnliche Abnutzungsmuster der Zähne lässt eher auf eine abweichende Kieferbewegung als auf das Kauen neuartiger Nahrungsressourcen schließen. Offensichtlich wird die Morphologie des Schädels nicht nur davon bestimmt, was Hominine aßen und wie kräftig sie zugebissen haben, sondern auch davon, wie die Kiefer während des Kauvorgangs aufeinandertrafen.
Die aktuelle Studie zeigt, dass die Analyse der Ausrichtung der Zahnwurzeln im Kiefer viel dazu beitragen kann, die Ernährungsökologie unserer Vorfahren und ausgestorbenen Verwandten besser zu verstehen. „Vielleicht haben Paläoanthropologen die fossilen Funde nicht immer unter den richtigen Gesichtspunkten betrachtet“, folgert Gabriele Macho von der Universität Oxford. „Wir sollten uns nicht nur darauf konzentrieren, was unsere ausgestorbenen Verwandten aßen, sondern auch darauf, wie sie ihre Nahrung kauten.“
Die Variabilität in der Ausprägung der Wurzeln der Backenzähne bei den Homininen verraten uns wahrscheinlich mehr als bislang vermutet. „Für mich als Anatomin und Zahnärztin ist es sehr wichtig zu verstehen, wie die Kiefer unserer Vorfahren arbeiteten, da wir diese Erkenntnisse schlussendlich auf das Gebiss des heutigen Menschen übertragen können. Das hilft uns, Pathologien wie z. B. Zahnfehlstellungen besser zu verstehen“, fügt Viviana Toro-Ibacache von der Universität Chile und Co-Autorin der Studie hinzu.
Originalpublikation:
Kornelius Kupczik, Viviana Toro-Ibacache, Gabriele A. Macho
On the relationship between maxillary molar root shape and jaw kinematics in Australopithecus africanus and Paranthropus robustus
Royal Society Open Science 5: 180825, http://dx.doi.org/10.1098/rsos.180825
30.08.2018, NABU
NABU belebt Moor am Ewigen Meer wieder
Intakte Moore schützen das Klima und dienen als Wasserspeicher bei Dürre und Hitze
Der Schutz der Moore als bedeutender Lebensraum für viele bedrohte Tier- und Pflanzenarten hat eine über 100-jährige Tradition im NABU. Aufbauend auf die Jahrzehnte lange Erfahrung bei der Sicherung der vielfältigen Ökosystemdienstleistungen hat der NABU sein Engagement in den vergangenen Jahren deutlich verstärkt. Mit der Wiedervernässung von Moorflächen am Ewigen Meer bei Aurich ist der NABU einen wichtigen Schritt bei seinen Moorschutz-Projekten vorangekommen. Nach fünf Jahren Vorbereitung hat die Wiedervernässung von Moorflächen am Ewigen Meer in Ostfriesland begonnen.
„Die Bundesregierung muss die im Koalitionsvertrag festgeschriebene Moorschutzstrategie zügig voranbringen. Die Renaturierung von Mooren verringert den Ausstoß von klimaschädlichen Treibhausgasen und hilft, die Klimaschutzziele zu erreichen. Durch den gesteigerten Wasserrückhalt können auch die Auswirkungen von Extremwetterereignissen wie die diesjährige Trockenheit lokal abgemildert werden“, sagte NABU-Präsident Olaf Tschimpke am Donnerstag anlässlich der aktuellen Wiedervernässungsarbeiten am Ewigen Meer bei Aurich. Angesichts der globalen Erderwärmung müsse der Moorschutz deutlich stärker in den Fokus rücken.
Ziel des gemeinsam mit dem NABU Aurich und der Stiftung Naturschutz Ostfriesland entwickelten Projektes ist die Wiederherstellung von Hochmoorlebensräumen im Randbereich des Naturschutzgebietes „Ewiges Meer und Umgebung“. Dieses ist auch als Fauna-Flora-Habitat- und Vogelschutzgebiet ausgewiesen und somit Teil des europäischen Schutzgebietsnetzes Natura 2000.
Dr. Holger Buschmann, Landesvorsitzender des NABU: „Nicht nur für die Artenvielfalt in Niedersachsen, sondern auch für den Klimaschutz bringt dieses Projekt viel. Wir haben berechnen lassen, dass pro Jahr über 700 Tonnen klimaschädlicher Treibhausgase aus den Eigentumsflächen des NABU Niedersachsen und der Stadt Aurich entweichen und mit dazu beitragen, das Klima weiter aufzuheizen. Es war schon immer unser Wunsch, diese Flächen vernässen zu können. Dazu mussten aber erst die Flächen so arrondiert werden, dass Anlieger den Maßnahmen zustimmen. Insbesondere Niedersachsen als moorreichstes Bundesland trägt hier eine besondere Verantwortung. Rund 12 Prozent der Gesamtemissionen Niedersachsens werden durch entwässerte und genutzte Moore verursacht. Wir sind gerne bereit uns weiterhin im Moorschutz in Niedersachsen zu engagieren, benötigen hier künftig aber auch mehr Unterstützung der Landesregierung.“
Seit vielen Jahren engagiert sich der NABU Aurich für die Moore am Ewigen Meer. So konnten durch seine Arbeit mehr als 50 Hektar Moorflächen dauerhaft für den Naturschutz gesichert werden. Seit 2012 wurden die Planungen mit der Unterstützung des Deutschen Moorschutzfonds des NABU Bundesverbandes intensiv vorangetrieben, um diese und weitere Moorflächen wieder zu vernässen. Bis zum Abschluss der Arbeiten wird der NABU über 500.000 Euro in das Projekt am Ewigen Meer investiert haben.
31.08.2018, Universität Regensburg
„Frühkindliche Erfahrungen“ beeinflussen Arbeitsteilung bei Ameisen
Biologen der Universität Regensburg erforschen genetisch identische „Arbeiterinnen“ mit unterschiedlichem Background
Kooperation und Arbeitsteilung sind wichtige Triebkräfte in der Evolution und erlaubten beispielsweise den Übergang von einzelligen Organismen zu Vielzellern oder von einzeln lebenden Insekten zu komplexen Insektenstaaten. Während vergleichsweise gut verstanden ist, wie die Differenzierung von Zellen eines Vielzellers gesteuert wird, sind die Mechanismen die zur Arbeitsteilung in den Staaten von Bienen, Ameisen oder Termiten führen, weniger weit aufgeklärt. Zwar spielen hierbei Alter, Genotyp und Erfahrung eine wichtige Rolle, eine effiziente Arbeitsteilung ergibt sich aber auch zwischen Individuen, die gleich alt und genetisch identisch sind. Ein Team um Dr. Abel Bernadou, am Lehrstuhl für Zoologie/Evolutionsbiologie der Universität Regensburg, konnte nun in Zusammenarbeit mit Forscherinnen und Forschern der Universitäten Freiburg und Münster zeigen, dass „frühkindliche Erfahrungen“ beeinflussen, welche Tätigkeit eine Arbeiterin in den Staaten der tropischen Ameise Platythyrea punctata übernimmt.
Prinzipiell können alle Arbeiterinnen dieser Art aus unbefruchteten Eiern Nachkommen heranziehen, die mit ihnen genetisch komplett identisch sind. Kolonien haben daher eine sogenannte klonale Struktur. Welche Arbeiterinnen im Staat Eier legen und welche Futter eintragen und die Brut versorgen, wird durch ihre Stellung in einer Rangordnung bestimmt.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler manipulierten Temperatur, Nahrungsversorgung, Gesundheitszustand und „Stresslevel“ bei sehr jungen Arbeiterinnen und konfrontierten sie dann mit einer gleichaltrigen, klonal identischen Arbeiterin, die unter anderen Bedingungen aufgewachsen war. Meist übernahm die manipulierte Ameise die nicht-reproduktiven Tätigkeiten in dieser Zweierkolonie, während die andere Eier legte. Ergänzende Vergleiche der Genexpression zeigten, dass bei der Arbeitsteilung zwischen identischen Arbeiterinnen Genkaskaden eine Rolle spielen, die auf Umwelteinflüsse reagieren können und bei anderen Ameisen und Bienen zu den ausgeprägten morphologischen und Verhaltensunterschieden zwischen Königinnen und Arbeiterinnen führen.
Die Ergebnisse der wurden in der Zeitschrift „Proceedings of the Royal Society B“ veröffentlicht.
Originalpublikation:
Bernadou A, Schrader L, Pable J, Hoffacker E, Meusemann K, Heinze J (2018) Stress and early experience underlie dominance status and division of labour in a clonal insect. Proceedings of the Royal Society B 285: 20181468 DOI: 10.1098/rspb.2018.1468
