08.11.2021, Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (IZW) im Forschungsverbund Berlin e.V.
Alle europäischen Fledermausarten reagieren sensibel auf künstliches Licht – mit Varianz zwischen Arten und Habitaten
In einem Aufsatz in der Fachzeitschrift „BioScience“ gibt ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) einen umfassenden Überblick über die Effekte von künstlichem Licht auf europäische Fledermausarten. Es stellt sich heraus, dass insbesondere jene Arten, die in engen Habitaten wie Wäldern jagen, sehr sensibel auf künstliches Licht reagieren. Fledermäuse, die an Waldrändern oder in offenen Gebieten jagen, sind hingegen etwas toleranter gegenüber künstlichem Licht. An Tagesquartieren oder Trinkstellen sind aber alle untersuchten Arten besonders lichtscheu.
Die künstliche Erhellung der Nacht durch Lampen gilt als zentrale zivilisatorische Errungenschaft mit unzähligen wirtschaftlichen, sozialen und kulturellen Vorteilen für den Menschen. Für viele Tiere stellt jedoch die Erhellung der Nacht eine erhebliche Herausforderung dar. Nachtaktive oder lichtscheue Arten werden gezwungen, auf dunkle Bereiche auszuweichen oder ihr Verhalten an die Helligkeit anzupassen. In einem Aufsatz in der Fachzeitschrift „BioScience“ gibt ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) einen umfassenden Überblick über die Effekte von künstlichem Licht auf europäische Fledermausarten. Es stellt sich heraus, dass insbesondere jene Arten, die in engen Habitaten wie Wäldern jagen, sehr sensibel auf künstliches Licht reagieren. Fledermäuse, die an Waldrändern oder in offenen Gebieten jagen, sind hingegen etwas toleranter gegenüber künstlichem Licht. An Tagesquartieren oder Trinkstellen sind aber alle untersuchten Arten besonders lichtscheu.
Für die Untersuchung analysierten die Wissenschaftler:innen die wissenschaftliche Literatur zur Reaktion von insektenfressenden Fledermäusen auf künstliches Licht bei Nacht (articifial light at night, ALAN). Dabei differenzieren sie nach funktionellen Gruppen von Fledermausarten und nach ökologischen Kontexten. Sie folgten der üblichen Einteilung europäischer Fledermausarten in drei Artengruppen mit einer ähnlichen Lebensweise: Arten die in strukturdichten Habitaten wie Wälder Insekten jagen; Arten, die an Strukturrändern in der Nähe von Objekten nach Insekten suchen (beispielsweise an Gebäuden oder an Waldrändern); sowie Arten, die im offenen Luftraum über Wiesen und Felder, Gewässer oder oberhalb der Baumkronen ihrer Beute nachstellen. Diese Gruppen haben für ihr Jagdhabitat jeweils passende funktionale Eigenschaften, beispielsweise bei der Echoortung oder der Flügelform, entwickelt. Darüber hinaus überprüften die Wissenschaftler:innen in welcher Weise die drei Artengruppen auf künstliches Licht in Abhängigkeit vom jeweiligen Lebensraum (Lage der Tagesquartiere, Flugkorridore, Lage der Jagdgebiete oder Trinkstellen) reagierten.
Die Analysen ergaben ein komplexes, aber konsistentes Bild, so Erstautor PD Dr. Christian Voigt, Leiter der Abteilung für Evolutionäre Ökologie am Leibniz-IZW. „Prinzipiell reagieren alle europäischen Fledermausarten äußerst sensibel auf künstliches Licht, vor allem in der Nähe von Tagesquartieren und Trinkstellen“, so Voigt. „Dies lässt sich damit erklären, dass die Anwesenheit von Fledermäusen an diesen Stellen für Beutegreifer wie Eulen vorhersagbar ist und die Fledermäuse daher dort besonders vorsichtig sind.“ In Flugkorridoren, die beispielsweise Tagesquartiere und Jagdgebiete verbinden, ist die Reaktion variabler. Viele Arten (insbesondere jene, die in Wäldern oder an Strukturrändern jagen) meiden auch hier das Licht und weichen auf Dunkelkorridore aus, wenn künstliches Licht die Nacht erhellt. Andere Arten hingegen lassen sich in solch einer Situation nicht durch künstliches Licht vergrämen, werden durch die Beleuchtung aber auch nicht angezogen. „Bei den Jagdgebieten offenbaren sich zwei unterschiedliche Reaktionsmuster“, sagt Dr. Daniel Lewanzik, Wissenschaftler in Voigts Abteilung und Koautor des Aufsatzes. „Manche Arten, die im offenen Luftraum oder an Strukturrändern jagen, werden vom Insektenreichtum an Lichtquellen angezogen. Man kann sie im Sommer manchmal dabei beobachten, wie sie von einer Straßenlaterne zur nächsten fliegen und dort Insekten jagen. Waldbewohnende Arten hingegen meiden Lichtquellen generell, auch bei der Insektenjagd.“ Für alle Arten gelte, dass bei künstlichem Licht das Risiko, selbst Opfer eines Beutegreifers zu werden, mit den möglichen Vorteilen abgewogen wird – unterschiedliche funktionale Gruppen kommen offenkundig zu unterschiedlichen Ergebnissen bei dieser Abwägung.
Voigt und seine Koautor:innen plädieren dafür, diese differenzierten Erkenntnisse stärker beim Fledermausschutz zu berücksichtigen. Dies bedeute beispielsweise, (potenzielle) Tagesquartiere und Trinkstellen konsequent vor künstlichem Licht zu schützen und Schutzmaßnahmen insbesondere auf jene Arten auszurichten, die auch bei der Jagd keinen Nutzen von Beleuchtung hätten. Da der „Nutzen“ der nächtlichen Beleuchtung aber auf bestimmte Orte und Tätigkeiten beschränkt ist, würden alle Arten profitieren, wenn die Lichtverschmutzung reduziert würde und Dunkelkorridore (beispielsweise städtische Parks) konsequent dunkel blieben und neue Dunkelinseln in der Stadtlandschaft etabliert würden.
Originalpublikation:
Voigt CC, Dekker J, Fritze M, Gazaryan S, Hoelker F, Jones G, Lewanzik D, Limpens HJGA, Mathews F, Rydell J, Spoelstra K, Zagmajster M (2021): The impact of light pollution on bats varies according to foraging guild and habitat context. BioScience, Volume 71, Issue 10, October 2021, Pages 1103–1109, DOI: 10.1093/biosci/biab087
08.11.2021, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
„Kalter Knochen“: Forscher beschreiben erste Dinosaurierart, die vor 214 Millionen Jahren auf Grönland lebte
Der zweibeinige Dinosaurier Issi saaneq lebte vor etwa 214 Millionen Jahren im Gebiet des heutigen Grönlands. Er war ein mittelgroßer, langhalsiger Pflanzenfresser und gehörte zu den Vorläufern der Sauropoden, den größten Landtieren aller Zeiten. Herausgefunden hat das ein internationales Forscherteam aus Portugal, Dänemark und Deutschland, an dem auch die Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) beteiligt war. Der Name des neuen Dinosauriers ist eine Hommage an die grönländische Inuit-Sprache und bedeutet übersetzt „Kalter Knochen“. Über die Entdeckung berichtet das Team im Fachmagazin „Diversity“.
Die ersten Überreste des Dinosauriers – zwei gut erhaltene Schädel – wurden bereits 1994 bei einer Grabung in Ostgrönland von Paläontologen der Harvard University geborgen. Eines dieser Exemplare wurde ursprünglich dem Plateosaurus zugeordnet, einem bekannten Langhalssaurier aus der Trias, der in Deutschland, Frankreich und der Schweiz gefunden wurde. Nur wenige Funde aus Ostgrönland sind bereits präpariert und gründlich beschrieben. „Es ist aufregend, einen nahen Verwandten des seit Langem bekannten Plateosaurus zu entdecken, von dem hier in Deutschland bisher mehr als hundert Individuen gefunden wurden“, sagt Co-Autor Dr. Oliver Wings von der MLU.
Das Team untersuchte die Knochen mit einem Mikro-CT-Scan, was die Visualisierung der inneren Strukturen und der noch von Sediment bedeckten Knochen in Form von digitalen 3D-Modellen ermöglichte. „Die beiden Schädel sind in vielen Aspekten ihrer Anatomie einzigartig, zum Beispiel in den Knochenproportionen und -formen. Diese Exemplare gehören mit Sicherheit zu einer neuen Art“, sagt Erst-Autor Victor Beccari, der die Analysen an der Neuen Universität Lissabon durchführte.
Der pflanzenfressende Dinosaurier Issi saaneq lebte während der späten Trias vor etwa 214 Millionen Jahren. Zu dieser Zeit brach der Superkontinent Pangäa auseinander und die Bildung des Atlantischen Ozeans begann. „Damals durchlief die Erde Klimaveränderungen, die es den ersten pflanzenfressenden Dinosauriern ermöglichten, Europa und Gegenden darüber hinaus zu erreichen“, erklärt Prof. Dr. Lars Clemmensen von der Universität Kopenhagen.
Die beiden Schädel der neuen Art gehören zu einem Jungtier und einem etwas älteren Exemplar. Die Unterschiede im Knochenbau sind, abgesehen von der Größe, gering und betreffen nur die Proportionen. Der neue grönländische Dinosaurier unterscheidet sich einerseits von allen anderen bisher beschriebenen Sauropodomorphen, weist aber andererseits auch Ähnlichkeiten mit brasilianischen Dinosauriern wie Macrocollum und Unaysaurus auf, die fast 15 Millionen Jahre älter sind. Zusammen mit dem deutschen Plateosaurus bilden sie die Gruppe der Plateosauriden: zweibeinige und relativ grazile Tiere, die Längen von drei bis zehn Metern erreichten.
Die neuen Ergebnisse sind der erste Nachweis einer eigenen grönländischen Dinosaurierart, die nicht nur die bekannte Vielfalt der Dinosaurier während der späten Trias (vor 235-201 Millionen Jahren) erweitert, sondern es auch ermöglicht, die Evolutionswege und den zeitlichen Ablauf der ikonischen Gruppe der Sauropoden, die fast 150 Millionen Jahre lang die Erde bevölkerten, besser nachzuvollziehen.
Nach dem Ende der wissenschaftlichen Arbeiten werden die Funde in das Museum für Naturgeschichte in Dänemark überführt.
Originalpublikation:
Studie: Beccari V. et al. Issi saaneq gen. et sp. nov.-A New Sauropodomorph Dinosaur from the Late Triassic (Norian) of Jameson Land, Central East Greenland. Diversity (2021). doi: 10.3390/d13110561
08.11.2021, Technische Universität Dresden
Neue Modelle unterstützen Naturschützer bei der Wiederkehr des seltensten Seelöwen der Welt
Nach 200 Jahren kehren die Neuseeland-Seelöwen wieder auf die Hauptinsel Neuseelands zurück. Jahrhunderte der intensiven Verfolgung durch den Menschen haben die Art an den Rand des Aussterbens gebracht. Ihre Rückkehr wird als großer Erfolg des Artenschutzes gefeiert – doch schafft er auch komplexe Herausforderungen.
Dr. Jan O. Engler, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Professur für modellbasierte Landschaftsökologie der TU Dresden, war Teil eines internationalen Teams aus Wissenschaftlern und lokalen Artenschützern, welches geeignete Küstenabschnitte für die bedrohte Art identifizierte, die sich bestens für neue Kolonien eignen. Geleitet von Veronica Frans, Doktorandin an der Michigan State University, erschien der Artikel in der aktuellen Ausgabe des Journals Methods in Ecology and Evolution.
Die integrierte Datenbank modellierter Artverbreitungen (iSDMdb), welche von Veronica Frans, Jan Engler und Kollegen entwickelt wurde, besteht aus einer informativen Karte, die Entscheidungsträger unterstützen soll, potentielle Wurfplätze zu identifizieren. Dies soll dazu beitragen, dass Konflikte mit dem Menschen vermieden werden – denn die einmaligen Verhaltensweisen der Neuseeland-Seelöwen gestalten Schutzbemühungen für deren Wiederkehr besonders kompliziert.
Weibliche Neuseeland-Seelöwen sind die einzigen Seelöwen, die sich bis zu zwei Kilometer von der Küste entfernen und sich mit ihrem Nachwuchs vorzugsweise in Wäldern aufhalten. Obwohl die Weibchen ihre Jungen direkt am Strand zur Welt bringen, geleiten sie ihren Nachwuchs in nahegelegene Küstenwälder, wo sie geschützt sind vor Wind, Stürmen und jungen Männchen. Im Zuge ihrer Wiederkehr „ist es eine Sache für Ranger, die Strände nach Seelöwen zu inspizieren – aber zusätzlich Jungtiere in Wäldern aufzuspüren, die sich an die Bäume kauern, ist eine gänzlich andere Herausforderung“, meint Veronica Frans. „Während wir nicht mit Sicherheit sagen können, wo Seelöwen Weibchen an Land gehen, können wir dennoch Computermodelle nutzen, um hilfreiche Vorhersagen darüber zu treffen“, so Frans weiter.
Es klingt zwar unterhaltsam, junge Seelöwen im Wald zu finden, jedoch haben deren Mütter einen Beschützerinstinkt. Begegnungen sind daher nicht ungefährlich für Mensch und für Tier. So wurde bereits über Kollisionen mit Autos berichtet, ebenso wie Zwischenfälle mit Haustieren. Seelöwen wurden beobachtet, wie sie auf Spielplätzen dösen oder in lokalen Schwimmbädern baden oder wie sie ihre Jungen im Garten zur Welt bringen. Zäune, Straßen und Wohngebiete können auch Barrieren für die Mütter und ihre Jungen auf dem Weg in den Wald sein. Durch die enge Zusammenarbeit mit Wildhütern und Entscheidungsträgern am New Zealand Department of Conservation, wird diese Datenbank helfen, solche Konflikte für die zukünftige Umweltplanung und der Kommunikation mit der Öffentlichkeit zu minimieren. Die Datenbank präsentiert sich in einer öffentlich zugänglichen interaktiven Karte, um mögliche Konflikte zu identifizieren und den Weg für die Wiederbesiedlung der Art zu ebnen.
„Dieses Projekt ist nicht nur gut für das Management des Neuseeland-Seelöwen, sondern zeigt auch das komplexe Modelle zugänglich für reale Anwendungen sind“, meint Dr. Engler, Senior Autor der Studie. „Wissenschaftler sagen schon seit Jahren, dass diese Artverbreitungsmodelle Wege in die praktische Anwendung finden müssen. Diese Arbeit ist ein erfolgreiches Beispiel wie dies gelingen kann.“
Neben Veronica Frans und Jan O. Engler wirkten noch Amélie Augé, Jim Fyfe, Yuqian Zhang, Nathan McNally, Hendrik Edelhoff sowie Niko Balkenhol mit.
Originalarbeit: „Integrated SDM database: Enhancing the relevance and utility of species distribution models in conservation management” https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/2041-210X.13736
09.11.2021, Deutsches Primatenzentrum GmbH – Leibniz-Institut für Primatenforschung
Wer ist hier Boss?
Männliche und weibliche Guinea-Paviane sind gleichermaßen erfolgreich darin, eine Gruppe anzuführen
Die Sonne geht auf über der senegalesischen Savanne. Die Guinea-Paviane haben die Nacht auf ihren Schlafbäumen verbracht und machen sich gemeinsam auf den Weg zur Futtersuche. Um zeitgleich als Gruppe loszuziehen und tagsüber zusammen umherzustreifen, müssen sich die Tiere gut koordinieren. Welche Tiere die Gruppe anführen und wie entschieden wird, wann und in welche Richtung es losgeht, haben Forschende vom Deutschen Primatenzentrum (DPZ) – Leibniz-Institut für Primatenforschung untersucht und zwei Jahre lang Guinea-Paviane (Papio papio) auf ihren Streifzügen beobachtet. Übergeordnetes Ziel war, herauszufinden, welche Faktoren eher despotische oder eher demokratische Entscheidungsprozesse in Gruppen begünstigen. Die Studie ergab, dass sowohl Männchen als auch Weibchen Gruppenbewegungen initiieren und dass beide Geschlechter ähnlich erfolgreich sind, die Gruppe anzuführen. Damit unterscheiden sich die Guinea-Paviane von Mantelpavianen (Papio hamadryas), bei denen Gruppenbewegungen ausschließlich von Männchen initiiert und angeführt werden. Da beide Pavianarten in einer mehrstufigen Gesellschaft leben, sich aber darin unterscheiden, wie Männchen und Weibchen zueinander stehen, ist letzteres ausschlaggebend dafür, welche Individuen die Koordination einer Gruppe beeinflussen: Bei Guinea-Pavianen sind die Weibchen freier und den Männchen weniger untergeordnet. Das spiegelt sich auch in der Führungsstruktur wider (Scientific Reports).
Guinea-Paviane sind eine von sechs Pavianarten, die in Afrika vorkommen. Sie unterscheiden sich sowohl in Aussehen und Verhalten, als auch in ihrer sozialen Organisation. Bären-, Kinda-, Anubis- und Gelbe Paviane leben in einschichtigen Sozialsystemen. Die Gruppen bestehen aus mehreren Männchen, Weibchen und Jungtieren. Zwischen den Geschlechtern herrschen klare Rangordnungen.
Guinea-Paviane und auch Mantelpaviane leben dagegen in mehrstufigen Sozialsystemen. Mantelpaviane etablieren Ein-Mann-Gruppen, in denen ein männliches Tier mit mehreren Weibchen lebt, die sich nur mit ihm paaren. Mehrere dieser Haremsgruppen können sich zu sogenannten Clans zusammenschließen, mehrere Clans formieren Banden. Die Männchen-Männchen- sowie die Männchen-Weibchen-Beziehungen sind bei Mantelpavianen eher von Konkurrenz und Unterordnung geprägt. Auch Guinea-Paviane leben in kleinen Einheiten mit einem primären, reproduktiven Männchen und bis zu sechs assoziierten Weibchen und deren Jungtieren. Mehrere Einheiten bilden Cliquen und zwei bis drei Cliquen formieren Gangs, die zusammen auf Futtersuche gehen. Anders als bei den Mantelpavianen gehen die Männchen bei Guineapavianen enge Freundschaften miteinander ein und Aggression findet kaum statt. Die Weibchen wählen sich ihre Männchen frei aus und bleiben Wochen oder auch Jahre mit ihnen zusammen.
„Wir wollten herausfinden, welche Individuen bei den Guinea-Pavianen kollektive Entscheidungen wie das Loslaufen der Gruppe beeinflussen“, sagt William O’Hearn, Promovierender in der Abteilung Kognitive Ethologie am DPZ und Mitautor der Studie. „Wir wissen bereits, dass bei Bären-, Anubis- und Gelben Pavianen Männchen und Weibchen die Gruppen anführen, bei Mantelpavianen sind es ausschließlich die Männchen. Interessant war also die Frage, wie die Situation bei Guinea-Pavianen ist“.
Dafür beobachteten die Forschenden um Davide Montanari, der seine Promotion in der Abteilung anfertigte, eine Gruppe von 131 Tieren an der DPZ-Forschungsstation Simenti im Senegal über zwei Jahre. Sie analysierten 121 Situationen, in denen die Tiere gemeinsam losliefen und 100 Gruppenbewegungen. Dabei hielten sie fest, welche Gruppenmitglieder das Loslaufen initiierten und wie sich die Tiere abhängig von Geschlecht, Alter und Fortpflanzungsstatus der Männchen in der Gruppe verteilten, während diese in Bewegung war.
Die Forschenden konnten drei wichtige Beobachtungen machen: Erstens initiieren beide Geschlechter das Loslaufen einer Gruppe. Erwachsene und junge Männchen taten das in rund 60 Prozent aller Fälle häufiger als erwachsene Weibchen mit etwa 36 Prozent. Jedoch waren beide Geschlechter ähnlich erfolgreich, denn in über 80 Prozent der Fälle folgten die anderen Tiere den Initiatoren, egal ob männlich oder weiblich. Zweitens konnten die Forschenden feststellen, dass sowohl primäre, reproduktive Männchen als auch Weibchen an der Spitze der Gruppe liefen. Beide Geschlechter waren aber mit derselben Wahrscheinlichkeit auch in der Mitte oder am Ende der Prozession zu finden. Junge, nicht reproduktive Männchen liefen dagegen häufiger an der Spitze der Gruppe. Sie gehören keiner Einheit an, laufen schneller und überholen andere Gruppenmitglieder. Eine dritte Erkenntnis der Studie ist, dass die Angehörigen einer Einheit immer gemeinsam umherziehen, da sie engere Bindungen untereinander haben als mit den Mitgliedern der Clique, die sich aus mehreren Einheiten zusammensetzt.
„Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass Guinea-Paviane, obwohl sie in einem ähnlichen Sozialsystem leben wie die Mantelpaviane, eine andere Führungsstruktur haben“, erklärt Julia Fischer, Leiterin der Abteilung Kognitive Ethologie am DPZ. „Die soziale Organisation allein bestimmt also nicht, wer die Gruppe anführt. Wichtiger sind die Beziehungen der Tiere untereinander. Bei Guinea-Pavianen sind die Weibchen freier und unabhängiger in ihren Entscheidungen und sind den Männchen weniger untergeordnet als bei den Mantelpavianen. Das spiegelt sich in ihrem Verhalten bei kollektiven Wanderungen wider.“
Die Deutsches Primatenzentrum GmbH (DPZ) – Leibniz-Institut für Primatenforschung betreibt biologische und biomedizinische Forschung über und mit Primaten auf den Gebieten der Infektionsforschung, der Neurowissenschaften und der Primatenbiologie. Das DPZ unterhält außerdem vier Freilandstationen in den Tropen und ist Referenz- und Servicezentrum für alle Belange der Primatenforschung. Das DPZ ist eine der 96 Forschungs- und Infrastruktureinrichtungen der Leibniz-Gemeinschaft.
Originalpublikation:
Montanari D, O’Hearn W, Hambuckers J, Fischer J and Zinner D (2021): Coordination during group departures and progressions in the tolerant multi-level society of wild Guinea baboons (Papio papio). Scientific Reports. DOI:10.1038/s41598-021-01356-6, www.nature.com/articles/s41598-021-01356-6
09.11.2021, caesar – center of advanced european studies and research
Mit ihren Augen sehen – eine neue Methode rekonstruiert die Perspektive eines sich frei bewegenden Tieres
Wie nutzt eine Maus ihren Sehsinn, um eine Grille auf der Flucht genau ins Visier zu nehmen und schließlich zu fangen? Forscher haben rekonstruiert was ein Tier sieht, während es seine Beute aufspürt und verfolgt. Sie zeichneten die Augen- und Kopfbewegungen von Mäusen auf, die sich während ihrer Jagd auf Grillen frei im Raum bewegten. Zeitgleich wurden die Positionen der Mäuse sowie der Beutetiere in der Versuchsarena exakt vermessen. Ein neuer Ansatz zur Digitalisierung dieser Umgebung in Verbindung mit einer mathematischen Analyse ermöglichte es nachzustellen, was die Maus sah. So gelang es, den „Blick durch die Augen der Maus“ mit einem bestimmten Verhalten zu korrelieren.
Die Forscher konnten zeigen, dass die Maus ihr Verhalten anpasst, um das Bild der Beute auf einem kleinen, spezialisierten Bereich der Netzhaut zu halten. Im Gegensatz zum Menschen kann sie ihre Augenposition jedoch nicht willkürlich bewegen. Dieser spezialisierte Bereich auf der Netzhaut entspricht zudem dem Bereich der geringsten bewegungsbedingten Unschärfe, wenn die Maus vorwärtsläuft. So erhält die Maus ein genaues Bild ihrer Beute, während sie diese verfolgt. Diese Entwicklung wird es ermöglichen, die neuronale Aktivität zu entschlüsseln, die einem komplexen und durch bestimmte sensorische Reize ausgelösten Verhalten zugrunde liegt – und dies auf Ebene einzelner Zeitpunkte.
Mäuse sind bei den meisten Aspekten ihres komplexen Lebens auf ihr Sehvermögen angewiesen. Beispiele sind die Orientierung in ihrem Lebensraum, die Verfolgung von Beutetieren, die Versorgung ihrer Jungen oder die Erkennung von Raubvögeln über ihrem Kopf. Mäuse haben ein großes Sichtfeld, das sich von der Rückseite des Kopfes bis unterhalb der Schnauze und auf beiden Seiten bis hinter den Kopf erstreckt. Anders als bei Menschen und anderen Primaten gleichen spezialisierte Augenbewegungen jede Kopfbewegung aus, um dieses „Panorama-Gesichtsfeld“ zu stabilisieren. Da Mäuse ihre Augen nicht willkürlich unabhängig von ihrem Kopf bewegen können, war eines bislang unklar: Welchen Teil des großen Sichtfeldes nutzen sie, wenn sie ein Beutetier verfolgen? Und welchen Vorteil hat das für die Maus?
Diese Frage kann nur durch Messungen an einer sich frei bewegenden, jagenden Maus beantwortet werden. Dr. Carl Holmgren und andere Mitglieder der Forschungsgruppe von Professor Jason Kerr am caesar in Bonn entwickelten eine Methode, die genau dies vermag. Sie zeichneten Augen- und Kopfbewegungen bei Mäusen auf, die sich während der Verfolgung von Grillen frei bewegten. Diese Messungen wurden mit einer digitalen, hochauflösenden Rekonstruktion der Versuchsarena kombiniert. So gelang es, eine detaillierte visuelle Karte aus Sicht der Maus zu erstellen. Es konnte direkt gemessen werden, wie sich Umgebung und Objekte relativ zueinander über die Netzhaut bewegen. Das Bewegungsmuster am Auge, das bei Bewegung eines Tieres entsteht, der sogenannte „optische Fluss“, konnte so quantifiziert werden. Darüber hinaus wurde das Verhalten der Maus während der Verfolgung der Grille genau überwacht. „Jetzt haben wir die Möglichkeit, die Aufzeichnung von visuell gesteuertem Verhalten mit den Einzelbildern zu korrelieren, die das Tier währenddessen gesehen hat. Wir können ein Verhalten in seine Bestandteile zerlegen und sehen, wo genau sich das Beutetier im Gesichtsfeld der Maus befand“, erklärt Carl Holmgren.
Holmgren und seine Kollegen konnten mit ihrer neuen Methode zeigen, dass sich Mäuse, sobald sie eine Grille in einem beliebigen Teil ihres großen Sichtfeldes entdecken, zur Grille hin orientieren und dann direkt auf diese zulaufen. Hüpft die Grille davon, detektieren sie diese erneut und wiederholen genau dieses Verhalten. Die Position der Grille befindet sich während der Verfolgung hauptsächlich in einem kleinen Bereich des Gesichtsfeldes. Dieser entspricht einem spezialisierten Bereich auf der Netzhaut, von dem zuvor bereits angenommen wurde, dass er für die Verfolgung von Objekten von entscheidender Bedeutung ist. Dieser Bereich fällt zudem auch mit einer Netzhautregion zusammen, in der der „optische Fluss“ im Gesichtsfeld am geringsten ist. Folglich liegt das Bild der Grille genau in dem Bereich mit der geringsten bewegungsbedingten Unschärfe beim Vorwärtslaufen.
„Mit unserem neuen Ansatz können wir untersuchen, auf welchen Teil seines Gesichtsfeldes ein Tier achtet, wenn es komplexe visuell gesteuerte Verhaltensweisen ausführt. Der nächste Schritt besteht darin, die zugrundeliegende neuronale Aktivität mit unserem neu entwickelten, kopfgetragenen, Drei-Photonen-Mikroskop aufzudecken.“ sagt Professor Jason Kerr, Direktor der Abteilung Organisation des Gehirns und Verhaltens und derzeitiger Geschäftsführer von caesar.
caesar ist ein in Bonn ansässiges Forschungsinstitut für Neuroethologie. Wir untersuchen, wie aus der kollektiven Aktivität der Vielzahl miteinander vernetzter Neuronen im Gehirn tierisches Verhalten in seiner ganzen Bandbreite entsteht. Unsere Forschung findet auf verschiedensten Größenebenen statt und reicht von der Darstellung neuronaler Schaltkreise auf einer Nanoskala über deren großräumige, funktionelle Abbildung im Verhaltensprozess bis hin zur Quantifizierung natürlichen tierischen Verhaltens.
Originalpublikation:
https://elifesciences.org/articles/70838
10.11.2021, Deutsche Wildtier Stiftung
Eine Chance für Edelkrebse
Deutsche Wildtier Stiftung: Sie sind durch ihren amerikanischen Verwandten vom Aussterben bedroht
Sie kommen aus dem Krebs-Kindergarten der Zuchtanlage Basthorst in Mecklenburg-Vorpommern, sind vom Aussterben bedroht und haben unter der Obhut der Deutschen Wildtier Stiftung in Klepelshagen ein sicheres Refugium gefunden: 2000 Edelkrebse (Astacus astacus) wurden von Sebastian Brackhane, Artenschützer der Deutschen Wildtier Stiftung, in sieben besonders gut geeigneten Solitärgewässern in Mecklenburg-Vorpommern wieder ausgesetzt. „Die kleinen Krebse haben mächtige Feinde“, sagt der Bereichsleiter Naturschutz Gut Klepelshagen. „Wir hoffen, wir können etwas zu ihrer Arterhaltung tun.“
Die Sommerlinge – sie sind alle in diesem Jahr geschlüpft – haben jetzt vor der Winterruhe noch ausreichend Zeit, sich an ihre neue Umgebung zu gewöhnen. Andernorts werden sie von eingeschleppten Krebsarten aus Amerika stark bedroht. Signalkrebse und Kamberkrebse brachten die sogenannte Krebspest mit sich. Die gefürchtete Tierseuche wird durch einen Pilz hervorgerufen, gegen den sein europäischer Verwandter keine Chance hat, während die amerikanischen Neuankömmlinge mit der Erkrankung besser klarkommen“, erläutert der Experte der Deutschen Wildtier Stiftung. Aktuell wird der Edelkrebs daher in Deutschland auf der Rote Liste als „vom Aussterben bedroht“ geführt.
Das Ende der infizieren Krebse ist grausam: Zunächst dringen die Sporen des Pilzes durch ihren Panzer ein und lösen einen Juckreiz aus. Dann kommt es zu Lähmungserscheinungen. Schließlich fallen dem Tier die Gliedmaßen ab und der Edelkrebs verendet qualvoll.
Die Wiedereinbürgerung der bedrohten Edelkrebse in Klepelshagen soll das Überleben in den abgeschiedenen Gewässern sichern, das für amerikanische Krebse nicht über Zuflüsse erreichbar ist. Die heimischen Edelkrebse sind übrigens Allesfresser und verwerten tote Fische und Pflanzen, gehen aber auch aktiv auf die Jagd nach Würmern, Schnecken oder Insekten. Edelkrebse können bis zu 20 Jahre alt werden und eine Länge von 20 Zentimetern erreichen. Sie sind erst nach zwei bis drei Jahren geschlechtsreif. Im nächsten Jahr, wenn die Sommerlinge aus ihrer Winterruhe erwachen, sollen geschlechtsreife Artgenossen dazugesetzt werden. Sebastian Brackhane: „Wir hoffen, dass sich die seltenen Edelkrebse hier dauerhaft ansiedeln und die Besitzerinnen und Besitzer von anderen geeigneten Gewässern unserem Beispiel folgen.“
10.11.2021, Universität Regensburg
Ein Beispiel konvergenter Evolution
Ein Team von Wissenschaftler:innen der Universitäten Münster, Mainz, Frankfurt und Regensburg präsentiert neue Forschungsergebnisse zur Genomevolution bei parasitischen Ameisen in der Fachzeitschrift Molecular Biology & Evolution. Die Arbeiterinnen sklavenhaltender Ameisen versorgen die Brut ihrer Königinnen nicht selbst und gehen auch nicht auf Nahrungssuche. Vielmehr übernehmen diese Tätigkeiten die Wirtsarbeiterinnen, also Ameisen einer anderen Art. Interessanterweise entwickelte sich dieses Verhalten mehrmals unabhängig, ausgehend von sozialen Vorfahren, und ist daher ein Beispiel sogenannter konvergenter Evolution.
Die Forscher:innen argumentieren, dass dieser Übergang zu einer parasitischen Lebensweise mit dem Verlust von Genen für Rezeptormoleküle, die für das Auffinden von Nahrung oder die Brutpflege wichtig sind, eng gekoppelt ist. In ihrer Publikation zeigen die Wissenschaftler:innen, dass bei der Evolution des parasitischen Verhaltens von sklavenhaltenden Ameisen Gene für die Geruchs- und Geschmackswahrnehmung ebenfalls konvergent verloren gehen.
Expert:innen nehmen an, dass die überwiegende Mehrzahl aller Organismen weltweit Parasiten sind. Im Zuge der Anpassung an ihre Wirte haben Parasiten immer wieder eigene Fähigkeiten und die zugrundeliegenden Gene verloren, ihre Genome also reduziert. Ein besonders bekannter Fall von parasitischer Anpassung, den schon Charles Darwin in „Origin of Species“ beschrieb, sind sklavenhaltende Ameisen. Diese haben sich von sozialen Vorgängern entwickelt und rauben eng verwandten Arten die Brut, um sie für eigene „Aufgaben“ einzusetzen.
„Wir haben die Genome von drei unabhängig entstandenen sklavenhaltenden Ameisen und ihren Wirtsarten sequenziert“, erläutert Professor Dr. Jürgen Heinze von der Universität Regensburg. Professor Dr. Erich Bornberg-Bauer von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster unterstreicht: „Als interessantestes Ergebnis fanden wir, dass in allen drei untersuchten Arten immer wieder dieselben Geruchsrezeptoren, die zur Nahrungssuche und zur Erkennung von Artgenossen notwendig sind, verloren gingen. Die konvergente Evolution der Phänotypen spiegelt sich also genau in der konvergenten Evolution der Genome wider.“
Sklavenhaltende Ameisen versorgen sich und ihre Brut nicht mehr selbst und gehen daher auch nicht selbst auf Nahrungssuche. Sie haben dies an ihre Sklaven delegiert, also an Ameisen einer anderen Art. Daher ist für sklavenhaltende Ameisen ein guter Geruchs- und Geschmackssinn nicht mehr unbedingt notwendig. „Die Sklavenhalter bekommen ihr Essen von den Sklaven serviert, sie können es aber vermutlich gar nicht mehr so gut schmecken,“ sagt Professorin Dr. Susanne Foitzik von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). Das Forschungsteam will in Zukunft die Ameisengenome weitergehend analysieren. Es sei nicht ungewöhnlich, dass Parasiten Gene verlieren, weil sie sich auf den Wirt verlassen. „Aber bisher sehen wir nur die Verluste. Uns würde auch interessieren, ob sie Gene hinzugewinnen“.
Originalpublikation:
Evelien Jongepier, Alice Seguret, Anton Labutin, Barbara Feldmeyer, Claudia Gstöttl, Susanne Foitzik, Jürgen Heinze, and Erich Bornberg-Bauer: Convergent Loss of Chemoreceptors across Independent Origins of Slave-Making in Ants, in: Molecular Biology and Evolution, Doi: 10.1093/molbev/msab305
11.11.2021, Staatliche Naturwissenschaftliche Sammlungen Bayerns
Neues zu Riesenammoniten der Kreidezeit
Bis zu 1,74 Meter misst Parapuzosia seppenradensis, der größte Ammonit der Welt im Durchmesser. Weltweit gibt es nur wenige Fossilfunde dieser ausgestorbenen Kopffüßer-Art aus der späten Kreidezeit (100-66 Mio a). Paläontologin und Leiterin des Jura-Museums Eichstätt, Christina Ifrim, hat mit Forschern der Universität Heidelberg, der Universität Portsmouth und dem Museo del Desierto, Saltillo, Coahuila, Mexiko in einer neuen Studie 154 Exemplare der Riesenammoniten-Gattung Parapuzosia aus Europa und Mexiko untersucht und verglichen, um mehr über deren Verbreitung und Entwicklung herauszufinden. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler:innen nun in der Fachzeitschrift PLOS ONE.
Ammoniten sind eine ausgestorbene Gruppe der Kopffüßer (Cephalopoda) und mit den heutigen Tintenfischen verwandt. Riesenformen dieser Tiere, wie auch Parapuzosia seppenradensis, bewohnten die Meere vor allem in der Kreidezeit (142-65 Mio. Jahre). Am Ende der Kreide (vor 66 Mio Jahren) starben die Ammoniten gemeinsam mit den Dinosauriern aus. Das erste Exemplar des Riesenammoniten Parapuzosia seppenradensis wurde im Jahr 1895 bei Seppenrade in Westfalen entdeckt. Er ist mit einem Durchmesser von 1,74 Metern weltweit der größte Ammonit, der bisher gefunden wurde – immer noch.
Fossilien-Funde von Parapuzosia seppenradensis waren bisher äußerst selten, daher ist über ihre Entwicklungsgeschichte bisher wenig bekannt. Paläontolog:innen der Universität Heidelberg haben nun historische Fossilien sowie 102 Neufunde der Art aus England und Mexiko im Rahmen einer umfassenden Vergleichsstudie untersucht. Das Wissenschaftler-Team um PD Dr. Christina Ifrim, inzwischen Leitern des Jura-Museums Eichstätt, verglich insgesamt 154 Parapuzosia-Exemplare, die vor 85-80 Millionen Jahren den Atlantischen Ozean der Obe-ren Kreidezeit bewohnten. 110 davon wurden in Mexiko und England direkt im Gelände gefunden – ein Glücksfall, denn so konnte die zeitliche Abfolge nun rekonstruiert werden. Die Forscher analysierten und korrelierten dabei die exakten Gehäuse-Maße der Fossilien, ihre Wachstumsstadien und die geografische Verteilung ihrer Vorkommen über die Zeit.
Die Analysen zeigen, dass bereits die frühesten Formen von Parapuzosia seppenradensis vor 83 Millionen Jahren auf beiden Seiten des Atlantiks – in Europa und Mittelamerika – lebten. Ihre Vorfahren (Parapuzosia leptophylla) hingegen waren zunächst nur auf der europäischen Seite und erst später auch im Golf von Mexiko heimisch. Die Paläontolog:innen konnten im Laufe der Evolution von P. seppenradensis auch eine deutliche Größenzunahme des Gehäuses von einem bis zu 1,8 Metern feststellen. Kopffüßer wurden zu dieser Zeit alle größer, aber keiner so groß wie Parapuzosia. Die Forscher:innen sehen hier einen möglichen Zusammenhang mit der zeitgleichen Größenzunahme bei Mosasauriern, die an der Spitze der Nahrungskette in den kreidezeitlichen Meeren standen. Überrascht hat die Paläontolog:innen die Verteilung der Fossilien innerhalb ihrer Fundstellen: Oft fanden sich Gehäuse von ausschließlich erwachsenen Tieren konzentriert in sehr eng begrenzten Bereichen. Nahe gelegene Areale desselben Fundgebiets dagegen brachten oft keine Reste von P. seppenradensis zu Tage. „Dies könnte ein Hinweis auf eine sogenannte monozyklische Fortpflanzungs-strategie sein. Dabei pflanzt sich ein Organismus nur ein einziges Mal in seinem Leben sexuell fort, bevor er stirbt“, interpretiert Christina Ifrim, Erstautorin der Studie ihre Beobachtung.
Originalpublikation:
Ifrim C, Stinnesbeck W, González González AH, Schorndorf N, Gale AS (2021) Ontogeny, evolution and palaeogeographic distribution of the world’s largest ammonite Parapuzosia (P.) seppenradensis (Landois, 1895). PLOS ONE 16(11): e0258510.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0258510
12.11.2021, Universität Bayreuth
Neue Studie zur Biodiversität: Die Vielfalt ökologischer Funktionen auf Meeresinseln sinkt
Die Artenvielfalt von Ökosystemen hat sich weltweit unter dem Einfluss des Menschen stark verändert. Ein Forschungsteam mit Prof. Dr. Manuel Steinbauer von der Universität Bayreuth hat diese Prozesse am Beispiel von Vögeln auf Ozeaninseln untersucht. Die in „Science Advances“ veröffentlichte Studie zeigt: Die Zahl gebietsfremder Arten, die sich neu ansiedeln, ist oft höher als die Zahl der unter anthropogenen Einflüssen ausgestorbenen Arten. Doch können die zugewanderten Arten die diversen ökologischen Funktionen ausgestorbener Arten nicht in vollem Umfang ersetzen. Einheimischer Artenschwund bewirkt daher langfristig eine Vereinheitlichung von Ökosystemen und ihrer Funktionen.
Die neue Studie ist aus einer engen Zusammenarbeit von Prof. Dr. Manuel Steinbauer mit Forschungspartnern in Schweden und Großbritannien hervorgegangen. Insgesamt hat das Team durch Untersuchungen an Fossilien und lebenden Tieren Daten von 1.302 Vogelarten auf neun Archipelen gewinnen können. Davon sind 265 Arten heute zumindest auf diesen Inseln ausgestorben. 143 Arten sind als ursprünglich gebietsfremde Arten eingewandert und allmählich heimisch geworden. Auf den Bermuda-Inseln, auf Hawaii und St. Helena übertrifft ihre Zahl deutlich die der ausgestorbenen Arten. Auf den Kanareninseln, Kuba und Jamaica sowie auf Neukaledonien verhält es sich dagegen genau umgekehrt. Ein nur leichtes Übergewicht gegenüber den eingewanderten Arten haben die ausgestorbenen Arten auf Madagaskar, den Maskarenen und Neuseeland. „Hinsichtlich der genauen Zahl ausgestorbener Arten bestehen allerdings weiterhin Wissenslücken. Auf fast allen Inseln dürften insbesondere auch durch den Einfluss des Menschen zahlreiche Arten ausgestorben sein, von denen wir bislang noch nicht wissen“, sagt Steinbauer.
Die unterschiedlichen quantitativen Befunde wurden nun abgeglichen mit den ökologischen Funktionen der Vogelarten. Hierzu zählen beispielsweise die Form und Länge des Schnabels oder die Flugfähigkeit. Das Ergebnis: Die meist durch den Menschen verursachte Zuwanderung neuer Vogelarten, die an die Stelle ausgestorbener Arten treten, führt dazu, dass die Vogelwelt auf den Meeresinseln in funktionaler Hinsicht weniger ausdifferenziert ist. Die ursprüngliche Vielfalt ökologischer Funktionen weicht dem Trend zur Vereinheitlichung. Zahlreiche Funktionen, die einige der mittlerweile ausgestorbenen Arten durch Anpassungen an spezifische Inselgegebenheiten entwickelt haben, sind verloren gegangen. Sie konnten durch neue gebietsfremde Arten nicht oder allenfalls nur teilweise ersetzt werden.
Steinbauer war federführend an der Konzeptionierung der auf umfangreichen Datenmengen aufbauenden Studie beteiligt. „Aus den weltweit vorliegenden empirischen Daten zum Aussterben und zur Etablierung von Arten sowie den neuen Möglichkeiten in der Datenanalyse und Modellierung ergeben sich faszinierende Einblicke in die Dynamiken der Artenvielfalt“, sagt der Bayreuther Ökologe, der sich in den vergangenen zwei Jahrzehnten intensiv mit der Biodiversität auf Meeresinseln und ihrer Geschichte befasst hat. Gemeinsam mit Forschungspartnern in Oxford, London und Göteborg ist er erstmals der bisher völlig ungeklärten Frage nachgegangen, ob die globale Mobilität von Arten die ökologischen Folgen des vom Menschen verursachten Artenschwunds ausgleichen kann. „Die Ökosysteme der von uns ausgewählten ozeanischen Inseln haben eine hohe Zahl von endemischen Vogelarten hervorgebracht, also von Arten, die in keiner anderen Region der Erde heimisch sind. Zugleich haben sich hier, vom Menschen wiederum gefördert, viele Vogelarten neu angesiedelt. Daher lässt sich auf diesen Inseln besonders gut beobachten, wie sich die Kombination von Artenverlust und Etablierung neuer Arten auswirkt“, erläutert Steinbauer.
Originalpublikation:
Ferran Sayol et al.: Loss of functional diversity through anthropogenic extinctions of island birds is not offset by biotic invasions. Science Advances (2021), DOI: https://dx.doi.org/10.1126/sciadv.abj5790
12.11.2021, Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)
Menschliche Einflüsse verändern ein ozeanweites Naturgesetz
Im Rahmen einer weltweiten Kooperation haben Umweltwissenschaftler erstmals in globalem
Maßstab die gleichmäßige Verteilung der Meeresbiomasse auf verschiedene Größenklassen – von Bakterien bis zu Walen – untersucht. Durch Quantifizierung des Ausmaßes menschlicher Einflüsse auf dieses Ökosystem zeigt sich eine dramatische Verschiebung einer der bedeutendsten Größenordnungen der Natur.
Zurzeit treffen sich die politischen Entscheidungsträger in Glasgow zur 26. UN-Klimakonferenz, und vor wenigen Wochen fand die UN-Konferenz zur biologischen Vielfalt statt. Das weltweite Interesse an diesen internationalen Konferenzen unterstreicht den dringenden Handlungsbedarf, wenn es um die menschlichen Einflüsse auf das Klima und die biologische Vielfalt geht. Der Zusammenhang zur Biomasse, also der Gesamtmasse aller Organismen, und den anthropogenen Einflüssen auf sie ist jedoch noch weitgehend unerforscht, insbesondere im Zusammenhang mit den Ozeanen, die den größten Teil unseres Planeten bedecken. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Mathematik in den Naturwissenschaften (Deutschland), des Institut de Ciència i Tecnologia Ambientals (Spanien), der Queensland University of Technology (Australien), des Weizmann Institute of Science (Israel) und der McGill University (Kanada) haben aktuelle wissenschaftliche Daten in der Ozeanbeobachtung und Meta-Analysen genutzt, um aufzuzeigen, dass das menschliche Handeln bereits einen massiven Einfluss auf die größeren Arten im Ozean hat und eines der größten Muster des Lebens grundlegend verändert hat – ein Muster, das die gesamte biologische Vielfalt des Ozeans umfasst, von Bakterien bis zu Walen. Ihre aktuellen Forschungsergebnisse wurden in der aktuellen Ausgabe der Science Advances veröffentlicht.
Messungen der Menge an Meeresplankton in den 1970er Jahren veranlassten die Forscher damals zu der Annahme, dass die Biomasse in allen Größenordnungen in etwa gleich groß ist: Bakterien sind zwar 23 Größenordnungen kleiner als ein Blauwal, aber sie sind auch 23 Größenordnungen zahlreicher. Diese Hypothese des Größenspektrums ist seither unbeanstandet geblieben, auch wenn sie nie in einem globalen Maßstab verifiziert wurde. Die Autoren nahmen sich vor, diese seit langem bestehende Hypothese zum ersten Mal für alle Meeresbewohner zu untersuchen. Sie verwendeten historische Rekonstruktionen und Modelle des marinen Ökosystems, um die Biomasse vor industriellen Aktivitäten (vor 1850) einzuschätzen, und verglichen diese Daten mit der heutigen Zeit. „Es war eine Herausforderung, diese Messungen über einen so großen Maßstab hinweg angemessen zu vergleichen“, erinnert sich der Alexander von Humboldt-Forschungsstipendiat Dr. Ian Hatton, Hauptautor der Studie. „Während kleine Wasserorganismen anhand von mehr als 200.000 weltweit gesammelten Wasserproben ermittelt werden, können größere Meereslebewesen ganze Ozeanbecken durchqueren und müssen mit vollkommen anderen Methoden erfasst werden.“
Ihr Vorgehen ermöglichte es den Forschenden, 12 Hauptgruppen von Wasserlebewesen über etwa 33000 1°-Gitterpunkte des gesamten Ozeans zu identifizieren. Die Auswertung der „unberührten“ Ozeanbedingungen (vor 1850) bestätigte im Wesentlichen die ursprüngliche Hypothese: Es gibt eine bemerkenswert konstante Biomasse von etwa 1 Gigatonne in jeder der 23 Größenklassen, die sich über eine Größenordnung erstrecken. Allerdings existieren in beiden Extrembereichen auch Abweichungen. Während Bakterien in den kalten und dunklen Teilen des Ozeans reichlich vorhanden sind, sind die größten Wale relativ selten, was eine Abgrenzung zur ursprünglichen Hypothese darstellt.
Im Gegensatz zu einem weitgehend konstanten Biomasse-Spektrum im unberührten Ozean ergab eine Untersuchung des Spektrums in der heutigen Zeit eine neue Perspektive auf die Auswirkungen des Menschen auf die Biomasse des Ozeans. Obwohl Fischerei und Walfang nur weniger als 3 Prozent des menschlichen Nahrungsbedarfs ausmachen, sind ihre Auswirkungen auf das Biomasse-Spektrum verheerend: Große Fische und Meeressäuger wie Delfine haben einen Verlust an Biomasse von 2 Gt (60 % Rückgang) erlitten, wobei die größten Wale eine beunruhigende Dezimierung von fast 90 % erfahren haben. Die Autoren schätzen, dass diese Verluste bereits jetzt die potenziellen Rückgänge der Biomasse selbst unter extremen Klimawandelszenarien übersteigen.
„Der Mensch ist zweifellos zum größten Raubtier des Meeresökosystems geworden, aber es scheint wahrscheinlich, dass wir das System weit mehr beeinflusst haben, als nur die größten Fische zu entfernen. Unser Gesamtverhalten in den letzten 200 Jahren hat möglicherweise bis zu zwei Größenordnungen mehr Energie entzogen als die eliminierten Fische“, so Dr. Hatton. Daraus lässt sich schließen, dass der Mensch nicht nur die größten Raubtiere im Meer ersetzt hat, sondern auch den Energiefluss im Meeresökosystem erheblich verändert hat. Die von den Wissenschaftlern vorgelegten Ergebnisse haben den bedeutenden Einfluss des Menschen auf die Verteilung der Biomasse über die verschiedenen Größenbereiche quantifiziert und verdeutlichen das Ausmaß, in dem anthropogene Aktivitäten das Leben auf globaler Ebene verändert haben.
Originalpublikation:
Ian A. Hatton, Ryan F. Heneghan, Yinon M. Bar-On, and Eric D. Galbraith
The global ocean size-spectrum from bacteria to whales
Science Advances • 10 Nov 2021 • Vol 7, Issue 46 •
DOI: 10.1126/sciadv.abh3732
12.11.2021, Ruhr-Universität Bochum
Wie Korallen auf den Klimawandel reagieren
Wie Korallen auf veränderte Umweltbedingungen reagieren und wie ihre Stressreaktion beim Überleben der Riffe helfen könnte, hat Doktorand Fabian Gösser vom Lehrstuhl für Evolutionsökologie und Biodiversität der Tiere untersucht. Im Fokus der Forschung des RUB-Biologen steht das Phänomen des Polyp-Bailouts, zu Deutsch der Ausbürgerung von kleinen, knospenähnlichen Einzelkorallen, den sogenannten Polypen. Bei Stress löst sich der Verbund der Polypen auf. Die einzelnen Polypen können sich andernorts ansiedeln und neue Korallenkolonien bilden.
Das Phänomen des Polyp-Bailouts wurde bislang wenig erforscht – ebenso wenig, wie das Potenzial dieser Reaktion für das Überleben der Riffe. Darüber berichtet das Wissenschaftsmagazin Rubin der RUB.
Korallen unter Stress
Um die Reaktionen der Korallen auf die Klimaveränderungen im Detail nachvollziehen zu können, führen die Bochumer Forschenden um Fabian Gösser, Dr. Maximilian Schweinsberg und Prof. Dr. Ralph Tollrian Experimente in ihren Forschungsbecken durch, bei denen sie die Temperatur, den CO2-Gehalt und den Salzgehalt verändern. „Wir unterziehen die Korallen einem Stresstest und geben noch dramatischere Umweltbedingungen vor“, erläutert Fabian Gösser das Vorgehen. Die Biologen konnten bereits feststellen, dass unterschiedliche Korallenarten auch unterschiedlich stark auf die Stressoren, etwa einen Anstieg des Salzgehalts, reagieren. „Es gibt robustere und sensitivere Arten“, fasst Gösser zusammen.
Wenn Polypen das sinkende Schiff verlassen
Im Fokus der Forschung des Doktoranden steht die Polyp-Bailout-Reaktion, die er bei den Steinkorallen beobachten konnte. „Die einzelnen Polypen haben sich als Reaktion auf einen Temperaturanstieg um vier Grad Celsius über ihrer Toleranz aus der Korallenkolonie gelöst und sozusagen das sinkende Schiff verlassen“, erklärt Gösser. Noch erstaunlicher sei es, dass diese Polypen in der Lage waren, an anderer Stelle weiterzuwachsen. Der Doktorand erläutert die Bedeutung der Reaktion: „Selbst, wenn nur ein geringer Anteil den Ablösungsprozess überlebt, hätte das immense Folgen für den Erhalt der Korallenpopulation, die genetische Diversität, das Überleben der Riffe.“
Die Stressreaktion genetisch verstehen
Um die Reaktion genauer zu verstehen, schaut sich Gösser den Bailout-Prozess auf molekularer Ebene an. Er analysiert, was mit den Polypen passiert, wenn diese abgetrennt werden, und welche Gene während des Bailout-Prozesses angeschaltet sind. Dazu extrahiert der Biologe zunächst die DNA und RNA aus Gewebeproben von Steinkorallen, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Bailout-Prozesses genommen wurden. Anschließend sequenziert er die komplette Messenger-RNA, die die Informationen der aktiven Gene als Botschafter überträgt, und vergleicht die Basenabfolge mit bereits entschlüsselten Genomen. „Schon jetzt sehen wir, dass beim Bailout-Prozess Gene angeschaltet sind, die beim Menschen beispielsweise für Immunreaktionen verantwortlich sind“, erklärt der Biologe. Diese Reaktionen des Immunsystems während des Polyp-Bailouts würden ferner darauf hindeuten, dass mikrobielle Partner der Korallen an der Reaktion beteiligt sind. Der Polyp-Bailout-Prozess sei, so legen Gössers Analysen auch nahe, eine allgemeine Reaktion der Korallen auf akuten Stress, unabhängig von der Art der Stressoren. Über diese Forschungsergebnisse des RUB-Biologen berichtet aktuell auch das Journal Coral Reefs.
Originalpublikation:
Fabian Gösser, Arne Raulf, Axel Mosig, Ralph Tollrian, Maximilian Schweinsberg: Signaling pathways of heat- and hypersalinity- induced polyp bailout in pocillopora acuta, in: Coral Reefs, 2021, DOI: 10.1007/ss00338-21-02191-x
