31.08.2021, Universität Bayreuth
Neue klimageschichtliche Studie: Abkühlungsperioden bewirkten Evolutionsschub
Die Temperaturen auf der Erde hatten einen signifikanten Einfluss auf den Verlauf der Evolution. Eine besonders hohe Zahl neuer Arten von Meerestieren entstand nach erdgeschichtlich kurzen Abkühlungsperioden, denen bereits eine weitaus längere Abkühlungsperiode vorangegangen war. Zu diesem Ergebnis kommen Forscher der Universitäten Bayreuth und Erlangen-Nürnberg in einer Studie, die in der Zeitschrift PNAS erschienen ist. Durch Kombinationen von empirischen Daten und Computersimulationen haben sie herausgefunden, dass der Einfluss eines raschen Klimawandels auf die Biodiversität erheblich von länger währenden Klimatrends in vorhergehenden Abschnitten der Erdgeschichte mitbestimmt wird.
Aufgrund einer Fülle erdgeschichtlicher Daten ist bekannt, dass es im Verlauf der Erdgeschichte mehrere lang andauernde Eis- und Warmzeiten gegeben hat. Die Forscher in Bayreuth und Erlangen haben nun diese Perioden in Langzeit- und Kurzzeittrends unterteilt, um den Effekt der Temperaturschwankungen auf die Artenentstehung zu erforschen. Die Kurzzeittrends hatten hierbei jeweils eine Dauer von rund sechs Millionen Jahren und können auf geologischen Zeitskalen als Klimawandel beschrieben werden.
Die Ergebnisse der Forschungsarbeit zeigen: Der Einfluss des jeweiligen Klimawandels auf die Artenentstehung wird erst deutlich, wenn man die langzeitlichen Temperaturtrends vor dem Klimawandel mit einbezieht. So steigt die Wahrscheinlichkeit, dass es zur Entstehung neuer Arten kommt, um fast 28 Prozent, wenn auf eine lange andauernde Abkühlung eine kurzzeitige Eiszeit folgt. Tritt eine kurzzeitige Eiszeit allerdings nach einer lang andauernden Erwärmung ein, steigt die Wahrscheinlichkeit nicht an.
Die durch Computersimulationen gestützten Berechnungen werden durch fossile Funde und paläoklimatische Daten bestätigt. So kam es in der Erdgeschichte immer zu einem ungewöhnlich hohen Anstieg neuer Arten von Meerestieren, wenn nach einer langzeitlichen Abkühlung eine Eiszeit eintrat. Die Autoren der Studie erklären diesen Hype der Evolution dadurch, dass die Folgen der eiszeitlichen Abkühlung durch die Nachwirkungen der vorangegangenen langen Abkühlungsperiode verstärkt wurden. „Die Kombination der gleichgerichteten Klimaentwicklungen bewirkte eine verstärkte Absenkung der Meeresspiegel. Insbesondere vor Festlandsküsten und in der Nähe von Inseln wurden die Meere so flach, dass viele der hier lebenden Meerestiere nicht oder nur selten ins offene Meer hinausschwimmen konnten. Ihre Mobilität war erheblich eingeschränkt. Infolgedessen waren weit verbreitete Populationen, die der gleichen Gattung oder Spezies angehörten, während vieler Millionen Jahre voneinander abgeschnitten und isoliert. So konnten sie sich unabhängig voneinander weiterentwickeln und ausdifferenzieren. Küstennahe Meeresbereiche mit niedriger Wassertiefe wurden so zu Hotspots der Evolution“, erklärt Gregor Mathes M.Sc., Erstautor der neuen Studie.
Die neuen Forschungsergebnisse zeigen beispielhaft, dass der Einfluss eines kurzfristigen Klimawandels auf die Biodiversität nur dann realistisch eingeschätzt werden kann, wenn auch längere erdgeschichtliche Zeiträume berücksichtigt werden. „Unsere Berechnungen haben ergeben, dass kurze Abkühlungsperioden, die auf einen langen Temperaturanstieg folgen, eine deutlich schwächere Antwort der Evolution nach sich ziehen“, sagt Mathes. Bereits im Januar 2021 hat das Team aus Bayreuth und Erlangen in einer anderen Studie nachgewiesen, dass es nicht zuletzt auch vom erd- und klimageschichtlichen Kontext abhängt, wie sich kurze Temperaturanstiege auf das Aussterberisiko von Arten auswirken.
Das Forschungsteam aus Bayreuth und Erlangen ist Teil der Forschungsgruppe TERSANE („Temperature-Related Stresses as a Unifying Principle in Ancient Extinctions“), in der Wissenschaftler*innen aus ganz Deutschland Zusammenhänge zwischen der Biodiversität und klimageschichtlichen Prozessen erforschen.
Originalpublikation:
Gregor H. Mathes, Wolfgang Kiessling, Manuel J. Steinbauer: Deep-time climate legacies affect origination rates of marine genera. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America – PNAS (2021),
DOI: https://dx.doi.org/10.1073/pnas.2105769118
Vgl. auch: Gregor H. Mathes et al.: Extinction risk controlled by interaction of long-term and short-term climate change. Nature Ecology and Evolution (2021),
DOI: https://dx.doi.org/10.1038/s41559-020-01377-w
31.08.2021, Eberhard Karls Universität Tübingen
Ein früher Kaiman aus Nordamerika
Forscher der Universität Tübingen ordnen seltene Fossilfunde in die Evolutionsgeschichte der Krokodile ein
Zwei rund 52 Millionen Jahre alte Fossilfunde aus der Green-River-Formation im US-amerikanischen Wyoming konnten in einer neuen Studie in die Evolutionsgeschichte der Krokodile eingeordnet werden: Die Biogeologen Jules Walter und Dr. Márton Rabi von der Universität Tübingen bestimmten die ausgestorbene Art Tsoabichi greenriverensis gemeinsam mit weiteren Kollegen als frühen Kaiman. Heute lebende Arten der Kaimane kommen in Nordamerika nicht vor. Ihr Stammbaum spiegelt auch die Geschichte ihrer Wanderungen und Ausbreitungsmöglichkeiten. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Historical Biology veröffentlicht.
Die heute lebenden Kaimane sind etwa 1,5 bis 2,5 Meter lange Krokodile, die in tropischen Süßwasserfeuchtgebieten, Flüssen, Seen und Sümpfen in Mexiko, Zentral- und Südamerika vorkommen. Ihre engsten lebenden Verwandten sind die Alligatoren in Nordamerika und Asien. „Vollständige Ske-lette von Krokodilen aus der Zeit vor 50 Millionen Jahren, wie die von uns untersuchten Funde, sind auf dem Gebiet der heutigen USA sehr selten“, sagt Márton Rabi.
Dem Massenaussterben entgangen
Die Forscher wollten sich in ihrer Studie der Frage nähern, ob die Kaimane ursprünglich aus Nord- oder Zentralamerika stammten. „Anhand weiterer Kaimanfossilien aus Zentralamerika stellten wir fest, dass diese ausgestorbenen Arten tatsächlich zu der gleichen Gruppe gehören wie die heute lebenden Kaimane. Die ganze Artengruppe hatte sich jedoch in Nordamerika entwickelt“, sagt Jules Walter. Wahrscheinlich hätten sich die Kaimane von dort aus in der Kreidezeit vor rund 66 Millionen Jahren nach Südamerika ausgebreitet – zur Zeit des Massenaussterbens der Dinosaurier.
„Von den Dinosaurierarten blieben nur die Vorfahren heutiger Vögel erhalten. Süßwasserarten wie die Krokodile waren von dem großen Aussterben jedoch nicht so stark betroffen“, erklärt Walter. In der Kreidezeit seien Nord- und Südamerika nur durch eine Inselkette verbunden gewesen, sodass die Kaimane einige Schwierigkeiten zu überwinden hatten. „Dennoch war die Ausbreitung von Nord- nach Südamerika kein Einzelereignis; es muss zwischen beiden Subkontinenten zu weiteren Wanderungen gekommen sein“, sagt er.
Überleben durch Ausbreitung
Die Stammbaumstudie der Forscher legt nahe, dass entweder in Südamerika entwickelte neue Arten der Kaimane zurück nach Nordamerika wanderten und dort unter anderem Tsoabichi greenriverensis entstand oder dass es eine spätere zweite Ausbreitungswelle von Nord- nach Südamerika gab. „Aus dieser Gruppe hätten sich dann die heute lebenden Kaimanarten entwickelt“, erklärt Rabi. In der jüngeren geologischen Vergangenheit seien wieder Kaimane, dieses Mal heute noch lebender Arten, aus dem Süden nach Zentralamerika vorgedrungen. Da es in diesem Zeitraum jedoch in nördlicher Richtung keine geeigneten Korridore mit Feuchtgebieten mehr gegeben habe, gelangten sie nicht nach Nordamerika.
„Die Evolutionsgeschichte der Kaimane unterstreicht, wie entscheidend die Möglichkeiten zur Wanderung und Ausbreitung sind. Davon hängt häufig ab, ob Arten ihr Überleben bei Veränderung der Umwelt sichern können oder sich auch zu neuen Arten auffächern“, sagt Rabi. Heute führe die Zerstörung vieler Lebensräume durch den Menschen zu isolierten Populationen. Arten könnten sich oft nicht weiter ausbreiten, wenn sie zum Beispiel Klimaveränderungen dazu zwängen.
Originalpublikation:
Jules Walter, Gustavo Darlim, Tobias Massonne, Arvid Aase, Eberhard Frey and Márton Rabi: On the origin of Caimaninae: insights from new fossils of Tsoabichi greenriverensis and a review of the evidence. Historical Biology, https://doi.org/10.1080/08912963.2021.1938563
01.09.2021, NABU
NABU: Notprogramm für Wildbiene, Feldhamster, Schweinswal & Co.
Krüger: Stiller Hilferuf der Natur – Artenkrise muss politisch mehr Aufmerksamkeit erfahren
Sie verschwinden – meist leise und unauffällig. Flächenfraß, industrielle Landwirtschaft und Umweltverschmutzung setzen unserer Tier- und Pflanzenwelt zu. 2019 meldete der Weltbiodiversitätsrat, dass etwa eine Million von acht Millionen Tier- und Pflanzenarten vom Aussterben bedroht ist. Das Netz des Lebens, das diese Arten bilden, wird immer löcheriger.
Unmittelbar vom Aussterben bedroht ist beispielsweise der Feldhamster. Der kleine Nager steht auf der weltweiten Roten Liste der bedrohten Arten. Gleiches Bild bei der Würfelnatter. Die Bayerische Kurzohrmaus wurde erst 1962 entdeckt und gilt heute als verschollen. Vom Ostseeschweinswal gibt es nur noch etwa 500 Tiere in der zentralen Ostsee. Die Liste der vom Aussterben bedrohten Arten ist viel zu lang.
Dabei wird unterschätzt, dass das Artensterben für Gesundheit, Wohlstand und Sicherheit eine ebenso hohe Relevanz besitzt wie das Klima. Wissenschaftlich ist lange belegt, dass wir die Erderhitzung nur bremsen, Pandemien nur vorbeugen und unsere Ernährung nur sichern können, wenn wir die Vielfalt an Arten und ihrer Lebensräume so weit wie möglich wieder herstellen. Wie eng Klima- und Artenkrise miteinander verwoben sind, beschreibt der gemeinsame Bericht des Weltklimarates mit dem Weltbiodiversitätsrat. Artenschutz ist relevant fürs Klima.
Das Artensterben ist eine stille Krise. Sie wird ausgelöst durch eine Vielzahl menschlicher Faktoren – Vernichtung von Wäldern, Trockenlegung von Mooren, industrielle Überfischung und Vermüllung der Meere, sowie Übernutzung unsere Böden. Durch die Klimakrise wird die Artenkrise nochmals verstärkt.
Moore und Wälder zeigen uns: Eine intakte Natur schützt uns vor der Klimakrise, sie bindet Treibhausgase und mildert Extremwetter ab. Eine ausgebeutete Natur hingegen wird zu einer Gefahr für uns: Wenn Wälder brennen und trockengelegte Moore CO2 ausstoßen, drohen fatale Kipppunkte für das Klima.
Wer sich nicht anpasst, stirbt aus. Im Laufe der Erdgeschichte sind schon immer Arten verschwunden und dazugekommen. Die menschengemachte Veränderung dringt dabei allerdings in neue Dimesionen vor. Viele Arten sterben aus, bevor sie überhaupt entdeckt wurden. Der Verlust an biologischer Vielfalt ist in Geld kaum zu beziffern. Sichtbar wird nur die Spitze des Eisbergs: Erst vor wenigen Monaten starb der letzte lebende Nördliche-Breitmaul-Nashorn-Bulle öffentlichkeitswirksam vor den Augen der Weltpresse. Ganz aktuell sind die Dorsch-Bestände in der westlichen Ostsee bedroht, eine Erholung ist nicht absehbar. Mit fatalen Folgen für die Küstenfischerei. Vor einigen Jahren schon beschrieb die Krefelder Studie das Massensterben der Insekten. Wildbienen sind stark gefährdet und drohen als Bestäuber auszufallen – das bedeutet Ernteverluste bei vielen Obst- und Gemüsearten.
All das passiert nicht im Verborgenen und dennoch führt es nicht zu angemessenen politischen Konsequenzen, obwohl seit vielen Jahren auf allen Ebenen über die Biodiversität verhandelt wird. Deshalb hat der NABU ein Notprogramm formuliert. Es richtet sich an die kommende Bundesregierung. Darin werden wirksame und schnell umsetzbare Sofortmaßnahmen beschrieben, mit denen dem Artensterben jetzt engagiert entgegengetreten werden soll.
NABU-Präsident Jörg-Andreas Krüger fordert: „Biodiversität muss endlich ein politisches Schwerpunktthema werden, um den dramatischen Artenverlusten entgegen zu wirken. Je weniger artenreich und stabil Gewässer, Wälder, Meere und Agrarlandschaften sind, desto schutzloser sind wir den Auswirkungen der Klimakrise ausgeliefert. Die Zeit rinnt uns durch die Finger. Wir brauchen einen energisch geführten und von ernsthaftem Wollen geprägten Wettkampf für die Natur, nicht gegen sie. In den Parteiprogrammen fehlen entsprechende Angebote und Ideen.“
Auch wenn wir alle unseren Teil zur Bewältigung der Artenkrise beitragen können: Die Rahmenbedingungen für eine andere Landwirtschaft, eine großräumige Renaturierung unserer Wälder, Moore und Meere und für eine moderne naturverträgliche Infrastruktur müssen von der Politik gesetzt werden. Bei der Bundestagswahl können wir diese Weichen stellen. Der NABU möchte alle Wählerinnen und Wähler auffordern, den Kampf gegen die Naturzerstörung zu einem entscheidenden Kriterium für ihre Wahlentscheidung zu machen.
Die sieben Forderungen des NABU-Notprogramms im Überblick:
Wir geben der Natur mehr Raum
Wir schaffen Schutzgebiete, die auch tatsächlich schützen
Wir schließen einen Pakt für den Artenschutz und grüne Infrastruktur
Wir fördern und fordern Landwirtschaft mit Zukunft
Wir schließen einen „Blue Deal“ für den Schutz der Meere
Wir stärken den Wald
Wir spannen einen internationalen Schutzschirm für die weltweite Artenrettung
02.09.2021, Universität Basel
Überaus dynamische Geschlechtschromosomen bei Buntbarschen
Die Buntbarsche im afrikanischen Tanganjikasee sind sehr vielfältig – auch bezüglich der Geschlechtschromosomen. Diese änderten sich im Verlauf der Evolution der Fische extrem häufig und können, je nach Art, vom Typ XY oder ZW sein. Das berichtet ein Forschungsteam der Universität Basel und des Forschungsmuseums Koenig in Bonn in der Fachzeitschrift «Science Advances».
Aus dem Biologieunterricht wissen wir: XX gleich Weibchen, XY gleich Männchen. Diese Konstellationen von Geschlechtschromosomen bestimmen bei Säugetieren, ob ein Individuum zu einem Weibchen oder zu einem Männchen wird. Anders bei Vögeln, dort gilt das Prinzip ZW gleich Weibchen, ZZ gleich Männchen. Bei vielen Reptilien wiederum entscheidet die Temperatur, unter der sich die Eier entwickeln, über das Geschlecht. Wie das genetische Geschlecht bestimmt wird, kann also von Art zu Art verschieden sein – in der Evolution haben sich unterschiedliche geschlechtsbestimmende Systeme gebildet. In der artenreichsten Gruppe der Wirbeltiere, den Fischen, existieren sowohl genetische Systeme wie bei den Säugetieren und Vögeln als auch umweltbedingte wie bei vielen Reptilien.
Die Evolution von Geschlechtschromosomen
Die Geschlechtschromosomen stammen jeweils von «normalen» Chromosomen, den Autosomen, ab, auf denen sich eine neue, geschlechtsbestimmende Mutation ereignet. Das daraus entstehende neue Chromosomenpaar schlägt im Laufe der Evolution separate Pfade ein. Das stellt sicher, dass es zwischen den beiden Geschlechtschromosomen nicht zu einem Austausch von geschlechtsbestimmenden Genen kommt.
In Säugetieren fand dieser Prozess vor etwa 165 Millionen Jahren statt und resultierte im XY-System mit einem männchen-spezifischen Y-Chromosom. In Vögeln gibt es mit dem W ein weibchen-spezifisches Chromosom. In Fischen wiederum weiss man seit einiger Zeit, dass es kein generelles Geschlechtschromosomen-System gibt.
Mithilfe neuer Methoden zur Sequenzierung des Genoms, die einen Vergleich der Genome beider Geschlechter ermöglichen, hat man eine neue Welt von Geschlechtschromosomen in Fischen identifizieren können: Im Zuge der Evolution haben sich unterschiedliche Chromosomen unabhängig voneinander in unterschiedlichen Fischlinien als Geschlechtschromosom entwickelt. Das wiederholte Auftauchen ähnlicher oder funktionell verwandter geschlechtsbestimmender Gene lässt vermuten, dass es einen Pool von Chromosomen-Kandidaten gibt, die sich besonders gut für den Zweck der Geschlechtsbestimmung eignen.
Buntbarsche sind besonders facettenreich
Ein Forschungsteam am Departement für Umweltwissenschaften der Universität Basel unter der Leitung von Dr. Astrid Böhne (inzwischen am Zoologischen Forschungsmuseum Alexander Koenig in Bonn) hat nun die Evolution der Geschlechtschromosomen in einer überaus artenreichen Gruppe von Fischen untersucht, den Buntbarschen aus dem afrikanischen Tanganjikasee. Eine Besonderheit dieser Fische ist, dass sie ein Musterbeispiel für eine sogenannte adaptive Radiation sind. Ein Prozess, bei dem in relativ kurzer Zeit durch schnelle Anpassung an unterschiedliche Lebensräume eine Vielzahl von Arten entstehen.
Die Forschenden analysierten umfangreiche Genom- und Transkriptom-Datensätze von rund 240 Buntbarscharten auf Unterschiede zwischen Weibchen und Männchen. Auf diese Weise identifizierten sie die Geschlechtschromosomen in über 70 Arten. Interessanterweise zeigten sich grosse Unterschiede zwischen den Arten in Bezug auf die für die Geschlechtsbestimmung verantwortlichen Chromosomen. Auch kam es im Verlauf der Evolution der Buntbarsche im Tanganjikasee zu mehreren Wechseln von Geschlechtschromosomen des Typs XY zu ZW und umgekehrt.
«Damit halten diese Buntbarsche den Rekord an Wechseln zwischen Geschlechtschromosomen bei Wirbeltieren», sagt Astrid Böhne. Gleichzeitig fanden die Basler Zoologen heraus, dass bestimmte Chromosomen besonders häufig zu Geschlechtschromosomen werden. Dies unterstützt die Hypothese, dass es eine Gruppe von Genen oder sogar ganzen Chromosomen gibt, die sich besonders gut für die Bestimmung des genetischen Geschlechts eignen.
Originalpublikation:
Athimed El Taher, Fabrizia Ronco, Michael Matschiner, Walter Salzburger and Astrid Böhne, Dynamics of sex chromosome evolution in a rapid radiation of cichlid fishes
, Science Advances (2021)
https://science.org/doi/10.1126/sciadv.abe8215
03.09.2021, Universität Bayreuth
Totholz als Kohlenstoff-Speicher: Insekten beschleunigen den Abbau am Kilimanjaro
Weltweit bewirken klimatische Einflüsse, Insekten und andere Gliederfüßer sowie Mikroorganismen eine ständige Zersetzung von Totholz. Dieser natürliche Abbau setzt erhebliche Mengen von Kohlenstoff in die Umwelt frei und hat daher großen Einfluss auf den Kohlenstoff-Kreislauf der Erde. Dies belegt eine neue, in „Nature“ veröffentlichte Studie. In 55 Wald-Standorten auf sechs Kontinenten wurden Geschwindigkeit und Ursachen des Totholz-Abbaus untersucht. Dr. Andreas Hemp und Dr. Claudia Hemp von der Universität Bayreuth haben in diesem Rahmen den Totholz-Abbau in verschiedenen Klimazonen am Kilimanjaro erforscht.
Die beiden Biologen, die eine Forschungsstation am Kilimanjaro leiten, haben gemeinsam mit tansanischen Partnern zwei Waldflächen untersucht: eine Baumsavanne am Bergfuß des Kilimanjaro in 1.000 Metern Höhe, wo die mittlere Jahrestemperatur bei 23,9 Grad Celsius liegt, und einen Bergwald in 1.600 Metern Höhe. Hier ist es erheblich kühler, die mittlere Jahrestemperatur beträgt 16,5 Grad Celsius. Vor wenigen Jahren hat Dr. Andreas Hemp hier in einer Schlucht die höchsten Bäume Afrikas entdeckt. Wie sich bei den Messungen herausstellte, werden in der Baumsavanne jährlich etwa 21 Prozent des Totholzes auf natürlichem Weg abgebaut. Im etwas höher gelegenen Wald sind es hingegen nur 16 Prozent.
Der Unterschied ist darin begründet, dass in der Savanne erheblich mehr Insekten, vor allem Termiten, sowie zahlreiche andere Gliederfüßer (Arthropoden) heimisch sind. Sie dringen in das Totholz ein und leben von den darin enthaltenen Nährstoffen. In der Savanne gehen jährlich fast 30 Prozent des Totholzabbaus auf Insekten und andere Gliederfüßer zurück, im Bergwald ist ihr Einfluss hingegen nicht signifikant. Diesen Unterschied haben die Wissenschaftler festgestellt, indem sie auf beiden Untersuchungsflächen Totholz aufgeschichtet und in käfigartige undurchdringliche Netze eingehüllt haben. Unter den Netzen wurde der natürliche Holzabbau durch klimatische Einflüsse und Mikroorganismen, aber nicht durch Gliederfüßer vorangetrieben. Auch an allen anderen Wald-Standorten, die im Rahmen der weltweiten Studie untersucht wurden, dienten käfigartige Netze der Isolation des Totholzes von Insekten, Käfern und anderen Gliederfüßern.
„Unsere Untersuchungen belegen die wichtige Rolle des Zusammenwirkens von Klima und Gliederfüßern beim Totholz-Abbau in den Tropen. In einer weiteren, noch unveröffentlichten Studie zusammen mit Forschern der Universität Bern haben wir am Kilimanjaro beobachtet, dass die Totholzvorräte in mittleren Höhenlagen – also zwischen 1.500 und 3.000 Metern – deutlich höher liegen als weiter unten in der Baumsavanne. Hier finden Termiten, Käfer und andere Insekten offensichtlich besonders günstige Lebensbedingungen vor. Zugleich werden größere Totholzmengen in der Baumsavanne auch vom Menschen als Brennmaterial genutzt. Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass die meisten Regenfälle am Kilimanjaro über den mittleren Höhenlagen niedergehen. Daher können Bäume hier sehr gut gedeihen, so dass auch aus diesem Grund die oberirdische Holzbiomasse – und somit auch die Menge des Totholzes – hier ihr Maximum erreicht“, sagt Dr. Andreas Hemp.
Vor kurzem hat er an einer anderen in „Nature“ veröffentlichten Studie mitgewirkt, die deutlich macht, welche große Bedeutung die tropischen Bergwälder Afrikas als Kohlenstoff-Speicher der Erde haben. Die oberirdische Biomasse dieser Bergwälder leistet einen erheblichen Beitrag zum Klimaschutz. „Unsere Untersuchungen haben ergeben, dass in den klimatisch unterschiedlichen Regionen des Kilimanjaro bis zu 37 Prozent der oberirdischen Holzbiomasse aus Totholz besteht. Insofern ist auch Totholz ein nicht zu unterschätzender Kohlenstoff-Speicher,“ sagt der Bayreuther Biologe.
„Die gesamte Bergregion des Klimamanjaro ist deshalb so faszinierend, weil sie sich auf mehrere Klimazonen verteilt, in denen ganz unterschiedliche Tier- und Pflanzenarten heimisch sind. Über das Zusammenwirken dieser Faktoren bei der Entstehung und dem Abbau von Totholz – und damit auch bei der Speicherung und Freisetzung von Kohlenstoff – ist im Einzelnen noch wenig bekannt. Hier sollten weitere Forschungsarbeiten ansetzen. Die Einflüsse der zunehmend intensiven Landnutzung durch den Menschen sollten dabei mitberücksichtigt werden,“ ergänzt Dr. Claudia Hemp.
Originalpublikation:
Seibold et al.: The contribution of insects to global forest deadwood decomposition. Nature (2021). DOI: https://dx.doi.org/10.1038/s41586-021-03740-8
03.09.2021, Georg-August-Universität Göttingen
Hunde unterscheiden zwischen absichtlichem und unabsichtlichem Verhalten – Studie aus Göttingen und Jena
Thomas Richter Öffentlichkeitsarbeit
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Göttingen und vom Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte Jena haben verglichen, wie Hunde auf absichtliches und unabsichtliches Verhalten von Menschen reagieren. Sie fanden heraus, dass Hunde deutlich zwischen absichtlichem und unabsichtlichem Verhalten unterscheiden. Die Ergebnisse der Studie sind in der Fachzeitschrift Scientific Reports erschienen.
Menschen und Hunde blicken auf eine lange gemeinsame Vergangenheit zurück, in deren Verlauf Hunde spezielle Fähigkeiten entwickelt haben, um in der menschlichen Umgebung zu leben und eine Bindung zum Menschen zu entwickeln. Das Ausführen von Kommandos wie „Sitz“ und „Platz“ ist nur ein Beispiel für ihre Fähigkeit auf den Menschen adäquat zu reagieren. Unklar ist jedoch, ob Hunde wirklich die Absichten des Menschen verstehen oder lediglich auf bestimmte Hinweisreize reagieren. Die Fähigkeit, die Intentionen anderer zu verstehen oder zumindest wahrzunehmen, ist eine Komponente der sogenannten „Theory of Mind“, also der Fähigkeit, mentale Zustände wie Wissen, Wünsche und Intentionen anderen zuzuschreiben. Theory of Mind wurde lange als eine einzigartige menschliche Fähigkeit betrachtet. Frage der Studie war: Verstehen Hunde, wann Menschen absichtlich oder unabsichtlich handeln und verfügen damit über eine grundlegende Komponente der Theory of Mind? Um dieser Frage nachzugehen, untersuchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, wie Hunde reagieren, wenn ihnen Futter vorenthalten wurde, und zwar entweder absichtlich oder unabsichtlich. Sie fanden heraus, dass Hunde tatsächlich deutlich unterschiedliche Reaktionen zeigten.
Das Forschungsteam nutzte den sogenannten „Unable vs. Unwilling“ Test, bei dem ein Mensch entweder zu etwas nicht fähig (unable) oder nicht willens ist (unwilling). Bei diesem Test wird untersucht, ob Tiere (oder Kinder) unterschiedlich auf eine Person reagieren, die ihnen eine Belohnung vorenthält. Dies tut die Person entweder absichtlich (weil sie nicht willens ist) oder unabsichtlich (weil sie nicht in der Lage dazu ist, die Belohnung zu übergeben). Obwohl dieser Test bereits etabliert ist – sowohl bei der Erforschung von Menschen als auch von Tieren – wurde er noch nie mit Hunden durchgeführt. Dabei sind gerade für Hunde die menschlichen Intentionen vermutlich relevanter als für jede andere Art.
In der Studie wurden 51 private Familienhunde getestet. Jeder Hund durchlief drei Situationen. In jeder dieser Situationen waren Hund und Versuchsleiterin durch eine transparente Trennwand voneinander getrennt. Die Hunde lernten zunächst, dass die Versuchsleiterin ihnen immer durch eine Öffnung in der Trennwand einzelne Futterstücke gibt. In allen drei Varianten wurde dieser Fütterungsprozess dann unterbrochen und die Belohnungen blieben auf dem Boden vor der Versuchsleiterin liegen. In der „Will nicht“-Situation zog die Versuchsleiterin das Futterstück in einer absichtlichen Bewegung zurück und legte es vor sich auf den Boden. In der „Kann-nicht-ungeschickt“-Variante versuchte die Versuchsleiterin, das Futter durch die Öffnung zu reichen, scheiterte dann aber, weil sie zu ungeschickt war, und die Belohnung fiel „aus Versehen“ vor ihr auf den Boden. In der dritten Variante „Kann-nicht-blockiert“ scheitert die Versuchsleiterin, weil die Öffnung in der Trennwand plötzlich geschlossen worden war.
„Wenn Hunde den Menschen tatsächlich Absichtlichkeit zuschreiben können“, so Dr. Juliane Bräuer vom Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte, „würden wir erwarten, dass sie eine andere Reaktion bei der ,Will-nicht‘-Variante als die bei der ,Kann-nicht‘-Variante zeigen. Und dies war tatsächlich der Fall.“ Als erste Reaktion erfassten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, wie lange die Hunde warteten, bevor sie sich der zuvor verwehrten Belohnung näherten – indem sie um die Absperrung herumliefen. Die Hypothese war folgende: Wenn Hunde menschliche Absichtlichkeit erkennen können, dann sollen sie länger warten, bevor sie sich der willentlich verwehrten Belohnung nähern. Bei dem Futter, das die Versuchsleiterin ihnen eigentlich geben wollte, aber nicht konnte, gibt es hingegen keinen Grund zu zögern.
Tatsächlich warteten die Hunde länger in der „Will nicht“-Situation als in beiden „Kann nicht“-Situationen. Außerdem zeigten sie auch weitere Verhaltensunterschiede zwischen den einzelnen Varianten. In der „Will nicht“-Situation setzten oder legten sie sich mit größerer Wahrscheinlichkeit hin – beides Handlungen, die oft als Beschwichtigungsverhalten interpretiert werden. Außerdem hörten sie auf, mit dem Schwanz zu wedeln, wenn ihnen das Futter willentlich verwehrt wurde. „Die Hunde in unserer Studie reagierten eindeutig verschieden, je nachdem, ob die Versuchsleiterin absichtlich oder unabsichtlich gehandelt hat“, sagt Dr. Britta Schünemann, Erstautorin von der Universität Göttingen. „Das deutet darauf hin, dass Hunde tatsächlich in der Lage sein könnten menschliche Absichtlichkeit zu erkennen“, fügt Co-Autor Prof. Dr. Hannes Rakoczy hinzu.
Das Team gibt zu bedenken, dass ihre Ergebnisse unter Vorbehalt interpretiert werden müssen. Weitere Forschung ist notwendig, um Alternativerklärungen auszuschließen. Zum Beispiel könnten die Hunde unbewusste Hinweise im Verhalten der Versuchsleiterin genutzt haben. Vermutlich spielt auch die persönliche Erfahrung der getesteten Hunde eine Rolle.
Originalpublikation:
Dogs distinguish human intentional and unintentional action. Britta Schünemann, Judith Keller, Hannes Rakoczy, Tanya Behne, & Juliane Bräuer. Scientific Reports (2021). Doi: https://doi.org/10.1038/s41598-021-94374-3
