24.01.2022, Universität Zürich
Werkzeuggebrauch bei Schimpansen ist kulturell erlernt
Werden Schimpansen Nüsse und Steine vorgesetzt, wissen sie damit von sich aus nicht viel anzufangen. In einem Feldexperiment zeigen Forschende der Universität Zürich, dass die Affen das Knacken von Nüssen mithilfe von Werkzeug nicht von sich aus erfinden, sondern diese komplexen Verhaltensweisen von anderen lernen müssen. Damit sind sie der menschlichen Kultur ähnlicher als bisher angenommen.
Menschen verfügen über eine komplexe, kumulative Kultur: Verhaltensweisen werden von anderen erfahreneren Individuen abgeschaut und kopiert. Fähigkeiten und Technologien sammeln sich so über Generationen hinweg an und werden immer effizienter und komplexer. Eine anthropologische Theorie – die «Zone of Latent Solutions Hypothesis» – geht davon aus, dass Schimpansen nicht auf dieselbe Art und Weise lernen, sondern kulturelle Verhaltensweisen unabhängig voneinander stets neu erfinden können. Zu Unrecht, wie UZH-Anthropologieprofessorin Kathelijne Koops nun in einem Feldexperiment im Regenwald der Nimba-Berge in Guinea zeigen konnte.
Vierstufiges Feldexperiment mit wildlebenden Schimpansen
Ob Schimpansen komplexe Verhaltensweisen wie das Knacken von Nüssen mithilfe von Steinen tatsächlich individuell entwickeln, hat die Primatologin in vier aufeinander aufbauenden Experimenten mit wildlebenden Tieren untersucht. Zunächst bekamen diese Ölpalmennüsse und Steine vorgelegt. In einem zweiten Schritt fügten die Forscher dem Versuchsaufbau eine ganze Ölpalmenfrucht hinzu. Im dritten Experiment platzierten die Forschenden die bereits aufgeknackten Nüsse als Stimulus auf den Steinen, so dass die essbaren Kerne gut sichtbar waren. Und schliesslich wurde den Schimpansen eine andere leichter zu knackende Nussart (Coula) zusammen mit Steinen vorgesetzt.
Die Schimpansen erkundeten die Nüsse und Steine zwar, knackten aber auch nach mehr als einem Jahr keine Nüsse. Insgesamt besuchten 35 Schimpansengruppen (oder Untergruppen) die Experimente, von denen 11 Gruppen die Versuchsgegenstände genau untersuchten. Die Schimpansen erkundeten die Experimente eher, wenn sie in grösseren Gruppen kamen. Nur gerade ein Weibchen wurde dabei beobachtet, wie es von der Palmfrucht ass. In keinem Fall aber knackten oder frassen die Schimpansen die Ölpalmen- oder die Coula-Nüsse.
Gemeinsamer Ursprung der kumulativen Kultur
«Die Ergebnisse legen nahe, dass Schimpansen kulturelle Verhaltensweisen eher wie Menschen erwerben und einen komplexen Werkzeuggebrauch nicht einfach selbst erfinden», fasst Koops zusammen. Das fehlende Vorhandensein eines Modells, von dem man lernen kann, scheint dabei das entscheidende Element zu sein.
«Schimpansen sind unsere nächsten lebenden Verwandten. Mit Erkenntnissen über sie können wir herausfinden, was die menschliche Kultur einzigartig macht – und was nicht. Unsere Studie deutet darauf hin, dass die kulturelle Evolution von Schimpansen und Menschen kontinuierlicher verläuft, als bisher angenommen, und die kumulative Kultur, die primär dem Menschen zugeschrieben wird, bereits in Schimpansen angelegt sein könnte.»
Originalpublikation:
Kathelijne Koops, Aly Gaspard Soumah, Kelly L. van Leeuwen, Henry Didier Camara & Tetsuro Matsuzawa. Field experiments find no evidence that chimpanzee nut cracking can be independently innovated. Nature Human Behaviour. 24 January 2022. DOI: 10.1038/s41562-021-01272-9
24.01.2022, Universität Hamburg
Partnersuche bei Spinnen: Weibchen setzen Pheromone strategisch ein
In einer Studie an der Wespenspinne „Argiope bruennichi“ haben Wissenschaftlerinnen des Fachbereichs Biologie der Universität Hamburg zeigen können, dass die Weibchen ihre Pheromonmenge strategisch an die Paarungssituation anpassen können. Die Studie ist der erste experimentelle Test zur strategischen Signalhypothese bei Spinnen.
Spinnenweibchen benötigen, wie viele andere Lebewesen auch, einen Paarungspartner für die Fortpflanzung. Allerdings sind die Kosten einer aktiven Partnersuche hoch: Sie verbraucht Energie und kann im schlimmsten Fall durch Raubtiere tödlich enden. Deshalb haben die Tiere im Laufe der Zeit Mechanismen zum Anlocken, Lenken, Aufspüren und Finden von Partnern entwickelt, zum Beispiel durch visuelle oder akustische Signale.
Einige Netzspinnen-Weibchen wie die Europäische Wespenspinne „Argiope bruennichi“ signalisieren den suchenden Männchen ihre Anwesenheit durch flüchtige chemische Signale, die Pheromone. Diese galten bisher als sogenannte „kostengünstige Signale“, da die Weibchen ihr Netz nicht verlassen müssen. Aktuelle Studien an Motten haben jedoch gezeigt, dass die Pheromonproduktion für die weiblichen Tiere körperlich durchaus aufwändig ist – ein Umstand, der auch für Spinnen gelten könnte.
„Selbst, wenn die Weibchen vergleichsweise kostengünstige Signale für die Partnersuche verwenden, sollten sie dennoch so wenig wie möglich signalisieren, um die Kosten weiter zu minimieren und trotzdem Männchen anzuziehen“, sagt Prof. Dr. Jutta Schneider vom Fachbereich Biologie der Universität Hamburg. „Wir gehen davon aus, dass Weibchen, die ihre Investitionen in die chemischen Signale strategisch mit den potenziellen Kosten abstimmen, erfolgreicher sind.“
Zusammen mit Dr. Katharina Weiss, ebenfalls vom Fachbereich Biologie der Universität Hamburg, hat Prof. Schneider die Hypothese der strategischen Signalgebung nun in einem von der deutschen Forschungsgesellschaft geförderten Projekt an der Spinnenart „Argiope bruennichi“ empirisch untersucht. „Argiope bruennichi“ ist eine der am besten untersuchten Spinnenarten in Bezug auf die Sexualbiologie. Sie besitzen zwei Samentaschen und können somit zweimal begattet werden. Die Spermien werden in den Taschen gelagert, bis sie zur Befruchtung der Eier benötigt werden. Unbegattete Weibchen können die Eiablage nicht beliebig hinauszögern und produzieren etwa drei Wochen nach der Reifung unbefruchtete Eiersäcke. Mit jedem Tag, an dem sie unverpaart bleiben, stehen die Weibchen also unter zunehmendem Druck, einen Partner zu finden.
Für ihre Studie haben die Forscherinnen 120 weibliche Spinnen in Norddeutschland gesammelt und mithilfe von GC-MS-Analysen – einem Gaschromatographen (GC) gekoppelt mit einem Massenspektrometer (MS) – die freigesetzte Pheromonmenge untersucht. So konnten sie zeigen, dass jungfräuliche Weibchen beträchtliche Mengen an Pheromonen besaßen, während einmal begattete Weibchen nur geringe Mengen an Pheromonen aufwiesen.
Zudem steigerten diejenigen Weibchen, die bis kurz vor der Eiablage unverpaart blieben, ihre chemischen Signale erheblich. Der Anstieg zeigte sich sowohl in der absoluten Pheromonmenge auf der Körperoberfläche und der Spinnenseide im Netz, als auch im Verhältnis zur Körpermasse des Weibchens. „Damit konnten wir nachweisen, dass jungfräuliche Weibchen ihren Signalisierungsaufwand mit zunehmendem Alter und kurz vor der Eiablage erhöhen“, sagt Katharina Weiss. Durchgeführte Paarungswahltests ergaben zudem, dass die Pheromonmenge die einzige Variable für die Attraktivität von Weibchen für Männchen ist.
Mit der Studie haben die Wissenschaftlerinnen den ersten experimentellen Test der strategischen Signalhypothese bei Spinnen vorgestellt. „Weitere quantitative chemische Studien sind wünschenswert, um die Allgemeingültigkeit unserer Erkenntnisse über die strategische Nutzung chemischer Signale durch die Weibchen zu prüfen“, sagt Schneider. „Ein nächster wichtiger Schritt wird zudem sein, die physiologischen und ökologischen Kosten der Pheromonproduktion bei Spinnen zu ermitteln.“
Originalpublikation:
Weiss, Katharina & Schneider, Jutta M. (2022): Strategic pheromone signalling by mate searching females of the sexually cannibalistic spider Argiope bruennichi. R. Soc. open sci. http://doi.org/10.1098/rsos.211806
25.01.2022, NABU
Mehr Futterhausbesucher als 2021, trotzdem weniger Vögel als im Durchschnitt
Rund 176.000 Menschen haben bei der „Stunde der Wintervögel“ mitgemacht
Wer bei der Stunde der Wintervögel mit Fernglas und Meldebogen dabei war, hat im Durchschnitt 35,5 Vögel gesichtet, die zu durchschnittlich 8,7 Arten gehören. Das zeigt das Endergebnis der diesjährigen „Stunde der Wintervögel“, die vom 6. bis 9. Januar stattgefunden hat. Der NABU und sein bayerischer Partner, der LBV, hatten schon zum zwölften Mal zur winterlichen Vogelzählung eingeladen. Rund 176.000 Menschen haben mitgemacht und von über 120.000 Beobachtungspunkten wie Gärten, Parks und Balkonen über 4,2 Millionen Vögel gezählt.
„Die Zahlen freuen uns sehr – es sind die zweitbesten Teilnehmendenzahlen in der Geschichte der Aktion“, so Leif Miller, NABU-Bundesgeschäftsführer. „Nur 2021 gab es mit rund 236.000 mehr Teilnehmende, was wir vor allem auf die Ausnahmesituation des ersten Corona-Lockdowns zurückführen.“
Die Top Ten der häufigsten Arten führt, wie so oft, der Haussperling an, gefolgt von Kohlmeise, Blaumeise und Amsel. Zu sehen gab es bei der diesjährigen Zählung etwas mehr Vögel als 2021. Miller: „Sowohl bei der Zahl der gemeldeten Arten – plus 0,4 – als auch bei der Zahl der gemeldeten Vogel-Individuen – plus 1 – ging es leicht nach oben. Das liegt vor allem an den typischen Waldarten wie Kernbeißer, Kleiber, Eichelhäher, Bunt- und Mittelspecht sowie Tannen-, Blau- und Kohlmeise, die sich vermehrt in Gärten und Parks zur Nahrungssuche eingefunden haben.“ Ursache dafür könnten weniger Baumfrüchte in den Wäldern als in anderen Wintern sein.
Hingegen weniger häufig gesehen wurden in diesem Jahr vor allem Arten, die sich, oft in Trupps, als Wintergäste in Deutschland aufhalten und vermutlich aufgrund der milderen Winter weniger Zugtendenzen zeigen. Dazu gehören Erlen- und Birkenzeisig, Rot-, Sing- und Wacholderdrossel. Miller: „Einige dieser Arten sind mutmaßlich Klimaverlierer, da sich durch die sich verändernden Bedingungen ihr Verbreitungsgebiet verkleinert.“
Die „Stunde der Wintervögel“ zeigt auch: Die Vogeldichte im Siedlungsraum ist nicht gleichmäßig verteilt. „In Mecklenburg-Vorpommern wurden mit 45,5 die meisten Vögel pro Garten gesichtet, gefolgt von Sachsen-Anhalt (43,4) und Brandenburg (41,3). Die wenigsten hat Hamburg mit 26,4 gemeldet“, so Miller.
Im bundesweiten Mittel liegen die Ergebnisse unter dem Durchschnitt aller Aktionsjahre. „Wir sehen einen abnehmenden Trend: Während im ersten Jahr der Aktion 2011 noch fast 46 Vögel pro Beobachtung gezählt wurden, waren es dieses Jahr mit 35,5 durchschnittlich zehn Vögel weniger „, so Miller. „Eine Entwicklung, die wir weiter im Auge behalten werden.“
Naturfreundinnen und -freunde können sich schon auf die nächste Vogelzählung freuen: Sie findet vom 13. bis 15. Mai mit der „Stunde der Gartenvögel“ statt.
Infos zur Aktion unter www.stundederwintervoegel.de
26.01.2022, Veterinärmedizinische Universität Wien
Katzen: Domestikation und Einfluss auf das Gehirnvolumen
Die Anpassung an ein Leben mit Menschen hat Verhalten, Aussehen und Anatomie von Hauskatzen nachhaltig verändert. An charakteristischen Merkmalen wie weißen Fellflecken und zutraulichem Verhalten (geringere Stressreaktion gegenüber Menschen) lassen sich Haus- und Wildtier leicht voneinander unterscheiden. Um den Mechanismen der Haustierwerdung auf den Grund zu gehen, müssen jedoch auch weniger auffällige Merkmale, wie Veränderungen am Schädel, untersucht werden.
Laut einer aktuellen Studie konnten Wissenschafter:innen der Vetmeduni in Kooperation mit Expert:innen der National Museums Scotland bestätigen, dass im Laufe der Katzendomestikation eine Reduktion des Gehirnvolumens stattgefunden hat: Domestizierte Katzen weisen kleinere Gehirnvolumina auf, als ihre wilden Vorfahren, die Nordafrikanische Falbkatze.
Wie sich Schnauzenlänge und Gehirnvolumen bei Hauskatzen im Vergleich zu ihren wilden Vorfahren verändert haben, untersuchten Raffaela Lesch (Institut für Tierschutzwissenschaften und Tierhaltung, Vetmeduni), Kurt Kotrschal und W. Tecumseh Fitch (Department für Verhaltens- und Kognitionsbiologie, Universität Wien) gemeinsam mit Georg Hantke und Andrew C. Kitchener (National Museums Scotland). Anhand der Parameter Schnauzenlänge und Gehirnvolumen lassen sich Veränderungen am Schädel gut erfassen. Dadurch ist es den Forscher:innen möglich, Einsicht in Verhalten und Gehirn während der Haustierwerdung zu erhalten.
Eine Publikation aus dem Jahre 1972 verglich Gehirnvolumina zwischen Wild- und Hauskatzen und zeigte, dass Hauskatzen kleinere Gehirne als ihre Vorfahren (Nordafrikanische Falbkatzen) haben. Da zahlreiche aktuelle Hypothesen der Domestikationsforschung mitunter auf die Ergebnisse dieser mittlerweile 50 Jahre alten Studie beruhen, war eine Replikation und ein wiederholtes Testen der Annahme, dass Katzen im Laufe der Domestikation eine Reduktion des Gehirnvolumens erfahren haben, notwendig.
Kleineres Gehirnvolumen bei Hauskatzen
Eine der Hypothesen, die eng mit Veränderungen des Gehirnvolumens und Schnauzenlänge verknüpft ist, ist die sogenannte Neuralleistenzellen-Hypothese (engl. neural crest/domestication syndrome). Diese Hypothese besagt, dass im Laufe der Domestikation ein konstanter Selektionsdruck für zahme Tiere zu einer verringerten Teilung und Migration der Neuralleistenzellen geführt hat. Neuralleistenzellen sind essentielle Bestandteile der Embryonalentwicklung und unter anderem für Pigmentierung, Stressantwort, Schädel- sowie Kieferentwicklung zuständig. Dieses milde Defizit in den Neuralleistenzellen könnte demnach zu Veränderungen am Schädel und im Verhalten führen. Ergo würde diese Hypothese sowohl eine Verkürzung der Schnauze als auch eine Verringerung des Gehirnvolumens bei Hauskatzen voraussagen.
Die Wissenschafter:innen vermaßen und analysierten Gehirnvolumen und Schnauzenlänge von über 100 Katzenschädeln aus der Sammlung der National Museums Scotland. Erwartet wurde eine Reduktion des Gehirnvolumens sowie eine Verkürzung der Schnauze. Tatsächlich konnten die Forscher:innen bestätigen, dass Hauskatzen kleinere Gehirnvolumina als ihre wildlebenden Vorfahren aufweisen. Eine Verkürzung der Schnauze konnte aber nicht festgestellt werden. Der fehlende Zusammenhang zwischen Reduktion des Gehirnvolumens und Schnauzenlänge wirft weitere Fragen in Bezug auf die Neuralleistenzellen-Hypothese auf. Ist die Hypothese generell korrekt, trifft jedoch im Fall der bereits relativ kurzen Katzenschnauzen nicht zu? Oder verursachen andere Mechanismen (oder Kombination mehrerer Mechanismen) diese anatomischen Veränderungen bei Hauskatzen? Um diese Fragen zu klären, bedarf es künftig noch weiterer wissenschaftlicher Untersuchungen.
Originalpublikation:
Der Artikel “Cranial volume and palate length of cats, Felis spp., under domestication, hybridisation and in wild populations” von Raffaela Lesch, Andrew C. Kitchener, Georg Hantke, Kurt Kotrschal und W. Tecumseh Fitch wurde in Royal Society Open Science veröffentlicht. https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsos.210477
26.01.2022, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen
Mitteleuropa: Die Zukunft der Luchse
Wissenschaftler*innen von Senckenberg und vom LOEWE-Zentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik haben mit einem internationalen Team die genetische Vielfalt von Luchsen in Europa untersucht. In ihrer heute im Fachjournal „Biological Conservation“ erschienenen Studie zeigen sie, dass die genetische Vielfalt in den Populationen wiederangesiedelter Luchse über die Jahre stark abgenommen hat. Die Forschenden warnen, dass dieser Verlust, zusammen mit den teils deutlich erhöhten Inzuchtwerten, in einigen Beständen den Erhalt der seltenen Art langfristig gefährden könnte. Zudem zeigen sie in ihrer Arbeit welche Faktoren für stabile und gesunde Luchspopulationen in Europa notwendig sind.
Der Luchs (Lynx lynx) wurde jahrhundertelang bejagt und schließlich Mitte des 19. Jahrhunderts in Deutschland und angrenzenden Ländern vollständig vom Menschen ausgerottet. Heute gibt es sowohl in der Bundesrepublik als auch in mehreren anderen Regionen Mitteleuropas wieder Populationen der etwa 15 bis 25 Kilogramm schweren Raubkatzen mit den charakteristischen Pinselohren. „Das ist ein Riesenerfolg, der durch die gezielten Wiederansiedlungsprogramme in Europa ermöglicht wurde!“, erklärt Dr. Sarah Mueller vom Fachgebiet Naturschutzgenetik am Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt und dem LOEWE-Zentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik und fährt fort: „Leider geht die Ausbreitung der Luchspopulationen vielerorts nur langsam vonstatten oder stagniert sogar.“
Obwohl der Luchs seit 1992 in der Europäischen Union unter Schutz steht, kommt es immer wieder zur illegalen Bejagung der größten europäischen Katzenart. Auch der Straßenverkehr fordert jedes Jahr Opfer. Das Team um Mueller hat in ihrer Studie nun weitere mögliche Gründe für die Stagnation ihrer Ausbreitung gefunden: Die Forschenden untersuchten genomweite Muster der genetischen Vielfalt und Inzucht in allen sechs erfolgreich wiederangesiedelten Populationen Mitteleuropas sowie in zwölf natürlichen Populationen in Europa und Asien, um mögliche genetische Ursachen für die langsame Erholung des Luchses in Europa aufzudecken. Mueller hierzu: „Fast alle wiederangesiedelten Luchspopulationen haben eine deutlich geringere genetische Vielfalt als die natürlichen Vorkommen. Zusätzlich ist in den wiedereingeführten Populationen Inzucht verbreitet; am stärksten ausgeprägt ist sie in den Luchsbeständen mit der geringsten Anzahl von Gründerindividuen.“
Zu der verminderten genetischen Diversität und den hohen Inzuchtquoten kommt es laut den Forschenden einerseits durch einen – schon am Anfang der Wiederbesiedlung – unzureichenden Genpool der ausgesetzten Luchse und anderseits durch die von Straßen und Siedlungen zerschnittenen Lebensräume der gefleckten Raubkatze. Diese erschwert oder verhindert nicht nur den Kontakt von Männchen und Weibchen während der Paarungszeit, sondern gibt auch jungen Luchsen kaum die Möglichkeit aus ihrem Geburtsrevier abzuwandern. „Luchse besetzen riesige Reviere, die mehr als 200 Quadratkilometer groß sein können. Dabei halten sich die Tiere nicht an nationale Grenzen“, erläutert Mueller und ergänzt: „Es gibt dennoch auch berechtigte Hoffnung: Ausgehend von der Wiederansiedlung im Harz breiten sich Luchse auch über die stark fragmentierte Kulturlandschaft aus. Es gibt demnach die Chance, dass wir es schaffen, eine gut vernetzte, individuenstarke Metapopulation – eine Gruppe von Teilpopulationen, die untereinander einen eingeschränkten Genaustausch haben – aufzubauen, die ihre genetische Vielfalt nicht wieder langfristig einbüßt.“
Die Wissenschaftler*innen treten daher für eine europäische Lösung im Luchsmanagement ein und betonen die Bedeutung großer zusammenhängender Lebensräume, die den Luchsen die Wanderschaft und damit den Genaustausch außerhalb ihres Reviers ermöglichen. Zudem setzen sie sich in ihrer Studie für die Auswilderung weiterer Populationen ein, um „Trittsteine“ zwischen den aktuellen, noch zu weit auseinander liegenden Beständen zu schaffen. Kurzfristig stellt laut den Forschenden auch der Austausch einzelner Individuen zwischen den ausgewilderten Populationen eine Möglichkeit dar, um deren Diversität zu erhöhen.
„Angesichts der beobachteten genetischen Konsequenzen ist eine standardisierte, regelmäßige genomische Untersuchung ausgewilderter Luchsbestände besonders wichtig, um einen kritischen Grad an Grad genetischer Verarmung erkennen und rechtzeitig Maßnahmen treffen zu können. Dies hat wiederum Auswirkungen auf die Vitalität und Anpassungsfähigkeit der Luchsbestände und damit ihrer langfristigen Erhaltung“, fasst
Dr. Carsten Nowak, Letztautor der Studie und Fachgebietsleiter Naturschutzgenetik bei Senckenberg und LOEWE-TBG zusammen.
Originalpublikation:
Sarah Ashley Mueller, Stefan Prost, Ole Anders, Christine Breitenmoser-Würsten, Oddmund Kleven, Peter Klinga, Marjeta Konec, Alexander Kopatz, Jarmila Krojerová-Prokešová, Tomma Lilli Middelhoff, Gabriela Obexer-Ruff, Tobias Erik Reiners, Krzysztof Schmidt, Magda Sindičič, Tomaž Skrbinšek, Branislav Tám, Alexander P. Saveljev, Galsandorj Naranbaatar, Carsten Nowak (2022): Genome-wide diversity loss in reintroduced Eurasian lynx populations urges immediate conservation management, Biological Conservation, Volume 266, 2022, 109442, ISSN 0006-3207, https://doi.org/10.1016/j.biocon.2021.109442.
26.01.2022, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen
Forschung für die europäische Artenvielfalt
Um die Artenvielfalt Europas zu erforschen und wichtige genomische Daten dafür bereitzustellen, initiierten Wissenschaftler*innen aus 48 Ländern Anfang 2021 den „Europäischen Referenz-Genom-Atlas“ (ERGA). Im Rahmen dieses Projekts erstellen die rund 600 beteiligten Forscher*innen besonders hochwertige Genomanalysen, sogenannte Referenzgenome, zur biologischen Vielfalt des europäischen Kontinents. Etwa 200.000 Arten haben sie dabei im Blick. Zu den untersuchten Organismen zählen bedrohte Arten wie auch solche, die für Landwirtschaft, Fischerei, Schädlingsbekämpfung und für die Funktion und Stabilität von Ökosystemen wichtig sind.
In einem Perspektivpapier, veröffentlicht von der renommierten Zeitschrift „Trends in Ecology and Evolution“, unterstreicht das ERGA-Konsortium – darunter vier Wissenschaftler*innen der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung und des dort federführend betriebenen LOEWE-Zentrums für Translationale Biodiversitätsgenomik (LOEWE-TBG) – die Notwendigkeit und Bedeutung von Referenzgenomen für die biologische Erforschung der Artenvielfalt und für den Artenschutz. War noch vor wenigen Jahren die Sequenzierung von Genomen auf vereinzelte Modellorganismen beschränkt, so haben es die technischen Fortschritte inzwischen möglich und erschwinglich gemacht, die Genome aller Arten zu entschlüsseln. Die Biodiversitätsgenomik, die genetisches Material zur Untersuchung einzelner Organismen, Populationen und Ökosysteme einsetzt, profitiert in hohem Maße von Referenzgenomen, da sie unter anderem Aufschluss über die evolutionäre Struktur und das Anpassungspotenzial einer Art geben. Die Detailtiefe dieser genomischen Analysen bringt alle Bereiche der Biodiversitätsforschung erheblich voran: Die komplexen Daten liefern Informationen zu zahlreichen Fragen, von Besonderheiten in der Artbildung wie Hybridisierungen bis zur Charakterisierung ganzer Artgemeinschaften. Insbesondere für die Erhaltung der biologischen Vielfalt ist die Verfügbarkeit hochwertiger Referenzgenome für einen repräsentativen Teil der Arten von grundlegender Bedeutung, um deutlich gezieltere Schutzmaßnahmen zu ermögliche. Die Erforschung der genomischen Vielfalt einer Art kann als Frühwarnsystem dienen, um die Widerstandsfähigkeit abzuschätzen, den Rückgang der Bestände vorherzusagen und schließlich die strategische Planung von Erhaltungsmaßnahmen zu unterstützen.
Erstautorin Dr. Kathrin Theissinger, Wissenschaftlerin im Bereich Funktionale Umweltgenomik bei LOEWE-TBG: „Wir stehen am Beginn einer aufregenden Ära, in der endlich Referenzgenome, insbesondere in Kombination mit populationsgenomischen Daten, zur Überwachung, Erhaltung und Wiederherstellung der gesamten Artenvielfalt beitragen können.“
Prof. Dr. Miklós Bálint, Experte für Funktionale Umweltgenomik am Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum und Senior-Autor des Beitrags, ergänzt: „Senckenberg und das LOEWE-Zentrum TBG bieten exzellente Bedingungen für die Erstellung von Referenzgenomen unterschiedlichster Arten und leisten damit einen wichtigen Beitrag, die genomischen Grundlagen der biologischen Vielfalt zu entziffern und zu verstehen.“ Das ERGA-Konsortium hat es sich zum Ziel gesetzt, die dafür notwendige transdisziplinäre und grenzüberschreitende Gemeinschaft von Expert*innen zu bilden. ERGA ist der offizielle paneuropäische Zweig des Earth BioGenome Project, eine weltweite Initiative mit dem Ziel, die Genome aller derzeit beschriebenen eukaryotischen Arten der Erde über einen Zeitraum von zehn Jahren zu sequenzieren und zu katalogisieren. Das LOEWE-Zentrum TBG ist Mitglied beider Initiativen.
Originalpublikation:
Giulio Formenti, Kathrin Theissinger, Carlos Fernandes, Iliana Bista, Aureliano Bombarely, Christoph Bleidorn, Claudio Ciofi, Angelica Crottini, José A. Godoy, Jacob Höglund, Joanna Malukiewicz, Alice Mouton, Rebekah A. Oomen, Sadye Paez, Per J. Palsbøll, Christophe Pampoulie, María J. Ruiz-López, Hannes Svardal, Constantina Theofanopoulou, Jan de Vries, Ann-Marie Waldvogel, Guojie Zhang, Camila J. Mazzoni, Erich D. Jarvis, Miklós Bálint, and The European Reference Genome Atlas (ERGA) Consortium
„The era of reference genomes in conservation genomics”
Online-version (in press): https://doi.org/10.1016/j.tree.2021.11.008
26.01.2022, Staatliches Museum für Naturkunde Stuttgart
Flexible Mundwerkzeuge ermöglichten extremen Artenreichtum winziger Wespen
Ein Forschungsteam des Staatlichen Museums für Naturkunde Stuttgart und des Karlsruher Instituts für Technologie untersucht derzeit große Mengen von sehr kleinen Insekten mit Röntgenstrahlen, um den Gründen ihrer außergewöhnlichen Vielfalt auf die Spur zu kommen. Hierbei machten die Forschenden eine überraschende Entdeckung: Winzige Erzwespen besitzen spezielle Mundwerkzeuge, die Ihnen einen einzigartigen evolutionären Vorteil verschafft haben. Darüber berichtet das Team aktuell in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift „Proceedings of the Royal Society B“.
Insekten gehören zu den artenreichsten und vielfältigsten Organismengruppen der Welt. Durch das derzeit schnell voranschreitende Artensterben und die daraus entstehende Bedrohung unserer Ökosysteme sind sie stärker in den Blickpunkt des öffentlichen Interesses gerückt. Vor allem durch genetische Untersuchungen wird der evolutionäre Stammbaum der Insekten immer besser verstanden. Welche der vielen konkreten Anpassungen im Körperbau – sogenannte morphologische Merkmale – jedoch entscheidend zur Artenvielfalt einzelner Insektengruppen geführt haben, ist bislang noch weitgehend unerforscht.
Als einer der wichtigsten Evolutionsschritte der Insekten galt bisher die Entwicklung von kauend-beißenden Mundwerkzeugen mit Kiefern (Mandibeln), die über zwei Gelenke mit dem Kopf verbunden sind und ein kraftvolles Zubeißen ermöglichen. Nach gängiger Lehrmeinung wurde diese Form der Mundwerkzeuge bereits vor über 400 Millionen Jahren entwickelt und findet sich bis heute nahezu unverändert bei allen beißenden Insekten wie den Schaben, Heuschrecken, Käfern oder Ameisen. Ein internationales Team, geleitet von Forschenden des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und des Staatlichen Museums für Naturkunde Stuttgart (SMNS), entdeckte nun bei der besonders artenreichen Insektengruppe der Erzwespen einen völlig neuen Typ von Mundwerkzeugen: Flexible Mandibeln, die diesen winzigen Insekten einen wichtigen evolutionären Vorteil gebracht haben.
“Weltweit gibt es geschätzte 500.000 Arten von Erzwespen. Die meisten entwickeln sich parasitisch in oder an anderen Insekten. Daher besitzen sie eine wichtige Funktion für unser Ökosystem und werden zudem erfolgreich in der biologischen Schädlingsbekämpfung eingesetzt”, so Prof. Dr. Lars Krogmann, Leiter der Abteilung Entomologie (Insektenkunde) und Interimsdirektor des SMNS.
Warum ausgerechnet die winzigen Erzwespen so artenreich geworden sind, war bislang weitgehend unklar. Die meist nur wenige Millimeter großen Tiere parasitieren andere Insekten, die den Wespenlarven somit als Nahrung dienen. Den Erzwespen gelingt dies in allen denkbaren Lebensräumen. Ein Schlüssel für diesen Erfolg liegt in ihrer Fähigkeit, auch verborgene Insekten in schwer zugänglichen Umgebungen, wie zum Beispiel Holz oder anderen Pflanzenteilen, als Wirte nutzen zu können. Die große Herausforderung für die Wespen besteht darin, nach dem Schlupf diese Wirte verlassen zu können, wobei sie sich auch durch das den Wirt umgebende Pflanzenmaterial hindurchbeißen müssen. Für diese Lebensweise können die bisher von anderen Insekten, einschließlich der meisten Wespenarten, bekannten fest eingelenkten Kauwerkzeugen einen Nachteil darstellen.
Die nun entdeckten flexiblen Mandibeln erlauben den Erzwespen innerhalb eines beengten Schlupfortes ein Schneiden in jeder möglichen Bewegungsrichtung. Wahrscheinlich ermöglichten erst diese Präzisionswerkzeuge den Erzwespen die Erschließung neuer Wirtsgruppen. Deren Entwicklung stellt damit ein evolutionäres Schlüsselereignis zur Besetzung neuer ökologischer Nischen dar und schuf damit die Voraussetzung für die Entstehung ihrer heutigen Artenvielfalt.
An der KIT Light Source, einer Beschleunigeranlage zur Erzeugung und Nutzung intensiven Röntgenlichts, hat das Forscherteam verschiedene Erzwespenarten und andere Wespengruppen mittels sogenannter Röntgenmikrotomographie gescannt. Ähnlich wie bei der medizinischen Tomographie werden Röntgenbilder aus verschiedenen Blickrichtungen aufgenommen, aus denen sich die Morphologie – der dreidimensionale Körperbau – rekonstruieren lässt. Im Vergleich zur medizinischen Tomographie geschieht dies jedoch mit einer viel höheren Auflösung und Geschwindigkeit.
“Die Methode erlaubte uns eine detaillierte, digitale Darstellung des Inneren der Wespenköpfe, einschließlich ihrer Mandibeln und der Muskulatur. Überraschend zeigte sich, dass sämtliche Erzwespen flexibel bewegliche Mandibeln besitzen, während dies bei allen anderen Wespen nicht der Fall ist”, so Dr. Thomas van de Kamp, verantwortlich für die biologische Bildgebung am Institut für Photonenforschung und Synchrotronstrahlung (IPS).
Vergleichende morphologische Studien an Insekten erfordern oft die Untersuchung einer Vielzahl von Individuen und profitieren daher von schnellen, zerstörungsfreien Bildgebungsmethoden. “Die derzeit am KIT entwickelte und durch künstliche Intelligenz und Robotertechnik beschleunigte Hochdurchsatz-Röntgenbildgebung ermöglicht uns die vollständige Digitalisierung der 3D-Morphologie einer großen Anzahl von Insekten und eröffnet damit den Zugang zu noch umfangreicheren vergleichenden Studien zu ähnlichen Fragestellungen” sagt Prof. Dr. Tilo Baumbach, Direktor des IPS.
Daher ist die Kooperation mit dem KIT ein wichtiger Bestandteil der neuen Forschungsstrategie des SMNS, welches zukünftig verstärkt auf den Einsatz solch bildgebender Verfahren setzt. “Nun können wir im großen Maßstab morphologische Forschungsdaten generieren, die Digitalisierung unserer ganzen wissenschaftlichen Sammlung vorantreiben und darüber hinaus attraktive digitale Angebote in unseren Ausstellungen anbieten”, so Krogmann.
Die Forschungsergebnisse zu den flexiblen Mandibeln der Erzwespen zeigen das große Potential, das in den wissenschaftlichen Sammlungen von Naturkundemuseen steckt. Weitere Geheimnisse, die in diesem Archiv des Lebens schlummern, sollen im Rahmen zukünftiger Studien gelüftet werden.
Originalpublikation:
van de Kamp T et al. 2022 Evolution of flexible biting in hyperdiverse parasitoid wasps. Proc. R. Soc. B 289: 20212086.
DOI: https://doi.org/10.1098/rspb.2021.2086
27.01.2022, Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg
Singvögel nutzen Erdmagnetfeld als Stoppschild
Science-Studie mit Oldenburger Beteiligung: Magnetsinn ist entscheidend dafür, dass Vögel ihren Brutplatz wiederfinden.
Dass wenige Gramm schwere Singvögel nach einem Flug über zwei Kontinente zu ihrem Brutplatz vom Vorjahr zurückfinden, erscheint selbst Fachleuten wie ein kleines Wunder. Eine neue Studie – veröffentlicht im renommierten Fachmagazin im Magazin „Science“ – liefert nun Hinweise darauf, wie den Vögeln dies gelingt: Magnetische Signale zeigen ihnen, wo sie ihre Wanderung beenden müssen, so das Team unter Leitung von Forschenden der Universität Oxford (Großbritannien) mit Beteiligung der Universität Oldenburg. Die Untersuchung basiert auf Beringungsdaten, die über fast 80 Jahre in ganz Europa gesammelt wurden.
Wie Vögel das Magnetfeld der Erde wahrnehmen, ist derzeit Gegenstand intensiver Forschung. Einer Theorie zufolge, die Forschende aus Oldenburg und Oxford gemeinsam untersuchen, registrieren Vögel Magnetfeldlinien mithilfe bestimmter chemischer Moleküle im Auge. Das Team vermutet, dass die Vögel diese Fähigkeit nutzen, um ihre Flugrichtung und vielleicht Hinweise auf ihren Aufenthaltsort zu bestimmen.
„Untersuchungen machen zwar immer deutlicher, dass der Vogelzug einem festen Programm folgt, das Vögel von ihren Eltern erben. Aber wie sie Jahr für Jahr mit hoher Präzision an denselben Ort zurückkehren, ist nach wie vor ein Rätsel“, sagt Hauptautor Dr. Joe Wynn vom Institut für Vogelforschung in Wilhelmshaven. Er hatte zuvor an der University of Oxford geforscht und die Idee zu der Studie während eines Aufenthalts als Gastwissenschaftler in der Arbeitsgruppe des Biologen Prof. Dr. Henrik Mouritsen an der Universität Oldenburg entwickelt. „Es ist daher sehr aufregend, Hinweise darauf zu finden, dass Singvögel magnetische Signale nutzen, um ihr Zuhause wiederzufinden“, ergänzt Wynn.
Das Team analysierte Beringungsdaten von fast 18.000 Teichrohrsängern, die aus der Zeit zwischen 1940 und 2018 stammen. Teichrohrsänger sind winzige Singvögel, die jedes Jahr die Sahara überqueren und den Sommer in Europa verbringen. Sie zählen zu den Arten, die seit fast hundert Jahren mit kleinen Metallfußringen individuell markiert werden. Sowohl die Beringungsorte als auch die Fundorte werden für ganz Europa zentral erfasst. „Diese Daten sind ein fantastisches Mittel, um Fragen zum Vogelzug zu beantworten, weil sie über so viele Jahre hinweg in einem sehr großen Gebiet gesammelt wurden“, sagt Wynn.
Das Team analysierte die Beringungsdaten der Teichrohrsänger mit statistischen Methoden. Die Verteilung der gefundenen Ringe deutete darauf hin, dass die Vögel ein Ziel anpeilen, das nicht ortsfest ist: Die Forschenden fanden einen sehr genauen Zusammenhang zwischen den Fundorten und der der langsamen Drift des Erdmagnetfeldes, dessen Feldlinien sich durch Bewegungen des flüssigen Eisens im Erdkern von Jahr zu Jahr um wenige Kilometer in verschiedene Richtungen verlagern können. Wie Wynn und seine Kolleginnen und Kollegen schreiben, scheinen die Vögel eine bestimmte magnetische Koordinate wie ein Stoppschild zu nutzen: Sobald die magnetische Inklination – der Neigungswinkel zwischen Feldlinien und Erdoberfläche – einen bestimmten Wert erreicht, hören sie auf zu wandern. Andere Komponenten des Erdmagnetfeldes, etwa die Feldstärke oder die Abweichung zwischen magnetischer und geografischer Nordrichtung, spielen demnach keine Rolle.
Wynn erklärt: „An einem Ort ändert sich das Magnetfeld von Jahr zu Jahr nicht besonders stark. Daher erscheint es sinnvoll, dass die Vögel einen bestimmten Magnetfeldwert als Zielpunkt ihrer Reise wählen.“ Die Inklination bietet den Vögeln nach Meinung des Teams die besten Chancen, zum Brutplatz zurückzukehren, weil sie der stabilste Bestandteil des Erdmagnetfeldes ist.
„Die Fähigkeit von Vögeln, die weniger als ein Teelöffel wiegen, ihren Brutplatz nach einer Reise um die halbe Welt genau zu lokalisieren, ist vielleicht einer der erstaunlichsten Aspekte des Vogelzugs“, sagt Mouritsen, der an Ideenentwicklung und Datenanalyse der Studie beteiligt war. Es sei äußerst spannend, dieses Phänomen mit Hilfe von Daten zu untersuchen, die vor allem von Hobby-Vogelbeobachtern gesammelt wurden. Das Team hofft, dass diese Form der Bürgerwissenschaft noch mehr Menschen dazu inspiriert, Vögel zu beobachten und sich für die Wissenschaft zu begeistern.
Originalpublikation:
Joe Wynn, Oliver Padget, Henrik Mouritsen et al: „Magnetic stop signs signal a European songbird’s arrival at the breeding site after migration”, Science 27. Januar 2022, doi:10.1126/science.abj4210
27.01.2022, Veterinärmedizinische Universität Wien
Birdies über Par: Golf spielende Kakadus können werkzeuggebrauchenden Primaten das Wasser reichen
Forscher:innen der Veterinärmedizinischen Universität Wien zeigen in einem vom Golfspiel inspirierten Experiment, wie Kakadus den Gebrauch komplexer kombinierter Werkzeuge erfinden.
Der assoziative Werkzeuggebrauch spielt in der technologischen Entwicklung des Menschen eine große Rolle. Unter assoziativem Werkzeuggebrauch versteht man die Nutzung mehrerer Objekte zur Erreichung eines gemeinsamen Ziels. Dieses Verhalten ist bei Tieren extrem selten, vor allem in zwei seiner fortgeschrittensten Formen: dem Gebrauch von zusammengesetzten Werkzeugen und dem Gebrauch von kombinierten Werkzeugen.
Unsere Vorfahren erfanden die ersten zusammengesetzten Werkzeuge, indem sie zwei Gegenstände fest miteinander verbanden, so dass ein neuer Gegenstand entstand. Verwandte Werkzeuge oder mögliche Vorläufer solcher zusammengesetzten Werkzeuge sind kombinierte Werkzeuge. Diese Werkzeuge sind nicht auf eine bestimmte Art und Weise zusammengesetzt, sondern in ihren Funktionen kombiniert. In ihrer effizientesten Form erfordern kombinierte Werkzeuge eine gewisse Stabilität zwischen den beiden Werkzeugen, was zum Beispiel den Bogen, die Steinschleuder oder die Speerschleuder hervorgebracht hat. Kombinierte Werkzeuge, bei denen sich beide Werkzeuge frei bewegen können, ermöglichten die Entwicklung neuer Arten von Freizeitaktivitäten. Sportarten wie Feldhockey, Cricket oder Golf sind gute Beispiele dafür.
Goffin-Kakadus: Kluge Werkzeugbauer
Antonio José Osuna Mascaró vom Messerli-Forschungsinstitut an der Vetmeduni untersucht die innovativen Problemlösungsfähigkeiten eines besonders werkzeugaffinen Vogels, des Goffin-Kakadus. Diese kleinen Papageien lernen den Umgang mit Werkzeugen durch Erkundung und Spiel, genau wie wir Menschen. Möglicherweise sogar mit noch größerem Verdienst, denn sie erfinden Werkzeuge, obwohl sie sie in freier Wildbahn nicht brauchen. Die Vögel haben bewiesen, dass sie sich im Umgang mit Werkzeugen auf dem Niveau von Primaten befinden.
„Ich wollte ein Experiment entwerfen, um zu testen, inwieweit diese erstaunlichen Kreaturen bei der Nutzung von Werkzeugen auf simultane Handlungen achten“, beschreibt Osuna Mascaró, wie ihm die Idee für die Studie auf dem Weg zum Goffin-Lab in Goldegg kam. „Ich konnte nicht einfach die Vorgehensweise anderer Werkzeugbenutzer wie Schimpansen beim Knacken von Nüssen mit Steinen nachahmen, da Kakadus keine Hände haben; ich musste also auf eine Aufgabe zurückgreifen, die Bewegungen ermöglicht, die für diese Tiere natürlicher sind. Die Antwort lag auf meinem Weg zum Labor: Ein Golfplatz! Eine golfähnliche Aufgabe würde es mir ermöglichen, die Fähigkeit der Tiere zu testen, kombinierte Werkzeugaktionen auszuführen“, so Antonio José Osuna Mascaró weiter.
Kakadus auf dem Golfplatz
Die neue Aufgabe bestand aus einer mit einem grünen Teppich ausgelegten Plattform, die sich in einem Kasten mit einer vergitterten Vorderseite befand. Jede Seite dieses „Grüns“ verfügte über ein rechteckiges „Loch“ mit einer Art Falltür darunter (siehe Abb. 1). Während des Experiments wurde eine dieser beiden Falltüren sichtbar mit einer Cashewnuss geködert. Im vorderseitigen Gitter des Kastens befand sich ein zentrales Loch, durch das eine schwere weiße Murmel in die Mitte des „Grüns“ gesteckt werden konnte. Die Murmel passte jedoch nicht durch den Rest des Gitters. Es konnte aber ein Stock durch das Gitter eingeführt und so ausgerichtet werden, der es ermöglichte, die Murmel in eines der Löcher auf der Oberseite der Falltür zu schieben, wodurch die Futterbelohnung freigegeben wurde, sofern das richtige Loch getroffen wurde.
Werkzeuginnovation auf höchstem Niveau
Golfähnliche Aufgabestellungen sind für jedes Tier, das Werkzeuge verwenden kann, eine enorme Herausforderung. Es erfordert nicht nur eine ausgeklügelte Form des assoziativen Werkzeuggebrauchs, sondern die räumlichen Beziehungen zwischen den Objekten müssen äußerst präzise sein. Zudem müssen die Tiere in der Lage sein, zielen zu können, während sie gleichzeitig auf die wechselnden räumlichen Beziehungen zwischen den beiden Werkzeugen, dem Ziel und ihrem eigenen Körper achten.
„Drei unserer Kakadus haben es geschafft, den Stock so einzusetzen, dass sie den Ball in das richtige Loch werfen und sich so eine Belohnung sichern konnten – eine echte Demonstration von Werkzeuginnovation auf sehr hohem Niveau“, kommentiert Osuna Mascaró. „Einer der erstaunlichsten Aspekte des Prozesses war, zu beobachten, wie diese Tiere jeweils ihre eigene individuelle Technik erfanden, um den Stock zu greifen und den Ball zu treffen, manchmal mit erstaunlicher Geschicklichkeit. Einer der Vögel bediente den Stock, indem er ihn zwischen Ober- und Unterkiefer hielt, ein anderer zwischen Schnabelspitze und Zunge und ein weiterer mit seiner Kralle, ähnlich wie ein Primat.“ (siehe Abb.2)
Alice Auersperg, Co-Autorin der Studie und Leiterin des Goffin Labs am Messerli Forschungsinstitut der Vetmeduni: „Ich glaube, dass die Untersuchung, welche räumlichen Beziehungen Tiere beachten und wie sie diese nutzen, um Werkzeuginnovationen zu ermöglichen, der Schlüssel zu einem besseren Einblick in die Evolution der Technologie sein wird. Die Verbesserung unseres Verständnisses des Beginns der Nutzung komplexer Werkzeuge ist daher derzeit ein Schwerpunkt unseres Forschungsteams.“
Werkzeuggebrauch bei Primaten erfordert jahrelange Erfahrung
Von zwei Primatenarten – Schimpansen und Kapuzineraffen – ist bekannt, dass sie kombinierte Werkzeuge benutzen, indem sie einen Stein wie einen Hammer gegen eine Nuss schlagen, die auf einem anderen als Amboss dienenden Stein liegt. Obwohl die Nutzung von kombinierten Werkzeugen bei Schimpansen jahrelange Erfahrung und Übung erfordert, scheinen einige Kakadus diese Aufgabe überraschend schnell zu erlernen. Figaro, das erwachsene Kakadu-Männchen, das die meisten seiner Artgenossen in diesem Experiment übertraf, konnte den Test gleich beim ersten Versuch lösen. Er „scheiterte“ nur ein einziges Mal, indem er den Kasten überlistete und einen Fehler im Mechanismus fand, der es ihm ermöglichte, die Aufgabe ohne den Einsatz von Werkzeugen zu lösen. Hole in one für Figaro!
Originalpublikation:
Der Artikel „Innovative composite tool use by Goffin’s cockatoos (Cacatua goffiniana)“ von Osuna Mascaró, A. J., Mundry, R., Tebbich S., Beck, S. R. und Auersperg, A. M. I. wurde in Scientific Reports veröffentlicht.
https://www.nature.com/articles/s41598-022-05529-9
27.01.2022, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
Schweinswale durch Munitionssprengungen verletzt
Untersuchungen an 24 toten Schweinswalen aus der Ostsee zeigen bei zehn Tieren, dass Unterwasserexplosionen durch ungeschützte Sprengung von Fliegerbomben aus dem Zweiten Weltkrieg für Verletzungen sorgten.
Ein Forschungsteam aus dem Institut für Terrestrische und Aquatische Wildtierforschung (ITAW) der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover untersuchte 24 tote Schweinswale auf Hörschäden und veröffentlichte die Ergebnisse im Fachmagazin „Environment International“. Eingesammelt wurden die Schweinswale mit Hilfe des vom Ministerium für Energiewende, Landwirtschaft, Umwelt, Natur und Digitalisierung des Landes Schleswig-Holstein finanzierten Strandungsnetzes. Die Tiere wurden zwischen September und November 2019 an verschiedenen Orten der Ostseeküste Schleswig-Holsteins tot aufgefunden – einige Wochen nachdem 42 britische Fliegerbomben aus dem Zweiten Weltkrieg ohne weitere Schallschutzmaßnahmen nahe dem Schutzgebiet Fehmarn in der Ostsee gesprengt wurden. Die Todesursache von zehn Schweinswalen bringen die Forschenden mit Explosionsverletzungen in Verbindung.
Die auf Meeressäuger spezialisierten Tierärztinnen und Tierärzte sowie Biologeninnen und Biologen des ITAW führten eine umfassende pathologische Untersuchung der Tiere durch, die besonders auch den Hörapparat und das akustische Fett berücksichtigten. Um andere Erkrankungen ausschließen zu können, nahmen sie nach der Obduktion zudem weiterführende feingewebliche, mikrobiologische, virologische und parasitologische Untersuchungen vor. Das Institut für Osteologie und Biomechanik des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf führte gemeinsam mit den Gehör-Fachleuten des ITAW bildgebende Verfahren durch, um auch minimalste Schäden an den für die Orientierung der Tiere wichtigen Ohren entdecken zu können.
Die Obduktionsergebnisse
Bei den entlang der Eckernförder, Kieler und Lübecker Bucht aufgefundenen Schweinswalen handelte es sich um drei Neugeborene, 15 Jungtiere und sechs ausgewachsene Tiere (14 Weibchen und 10 Männchen). Bei zehn Schweinswalen fanden die Forschenden krankhafte Auskugelungen und Frakturen der Mittelohrknochen, Blutungen im akustischen Fett des Unterkiefers und des Gehörapparates sowie der Melone. Derartige Verletzungen können nur durch starke Druckwellen, wie sie bei Explosionen entstehen, hervorgerufen werden. Die Melone ist ein für die Echoortung wichtiges Organ aus verschiedenen Fettgewebsschichten und von essentieller Bedeutung für Orientierung, Kommunikation und Beutefang. Einer dieser Schweinswale zeigte zusätzlich schwere Blutungen und Hämatome in der Muskel- und Fettschicht, was auf ein stumpfes Explosionstrauma hindeutet. Ein weiterer junger Schweinswal mit Explosionsverletzungen wurde beigefangen. Bei beiden Tieren gehen die Forschenden davon aus, dass Sprengungsverletzungen die Orientierungsfähigkeit der Tiere erheblich herabgesetzt hatten.
Schadenspotenzial ungeschützter Unterwasserexplosionen für Schweinswale
ITAW-Leiterin Professorin Dr. Ursula Siebert sagt: „Dank der Finanzierung unserer Spezialuntersuchungen durch das Bundesamt für Naturschutz konnten wir erstmals zeigen, dass die Unterwassersprengungen schwere Auswirkungen auf Schweinswale haben können. Dies unterstreicht das hohe direkte und indirekte Schadenspotenzial der Sprengungen.“ Da die Menge der Munitionsaltlasten in der deutschen Nord- und Ostsee riesig sei, so Siebert weiter, und mit zunehmenden Aktivitäten, wie etwa dem Bau von Offshore-Windkraftanlagen, regelmäßig kurzfristig Sprengungen vorgenommen würden, müssen Schweinswale und andere Meerestiere besser geschützt werden. Um die Auswirkungen von Explosionen auf Populationsebene beurteilen zu können, sollten umfangreiche gesundheitliche Bewertungen des Gesundheitszustandes gestrandeter Wale inklusive Gehöruntersuchungen vorgenommen werden. „Die Sprengungen sorgen außerdem dafür, dass die Tiere ihr Verhalten deutlich ändern und unter Stress stehen, sodass dies auch in die Bewertung der Gesamtbelastung der Schweinswalpopulationen in deutschen Gewässern einbezogen werden muss“, so Siebert.
Anthropogene Einflüsse gefährden Schweinswale
Der Schweinswal ist Deutschlands einzige Walart. Doch die empfindsamen Meeresbewohner sind stark gefährdet und in der zentralen Ostsee vom Aussterben bedroht. Ihr Lebensraum ist einer Vielzahl anthropogener Einflüsse ausgesetzt. Gefährdungen für den Bestand der Schweinswale sind neben Erkrankungen und klimatischen Veränderungen vor allem menschliche Tätigkeiten wie Fischerei, Tourismus, Schifffahrt und zunehmender Lärmeintrag durch Bau und Betrieb von Offshore-Windanlagen, seismische Erkundungen, U-Boote und Unterwassersprengung von Militärmunition. In der Ost- und Nordsee befinden sich noch immer große Munitionsvorkommen, die während und nach dem Zweiten Weltkrieg in großen Mengen ins Meer geworfen wurden und nun bei neuen Aktivitäten, wie dem Bau von Offshore-Windkraftanlagen, Pipelines oder der Verlegung von Schiffsrouten, häufig schnell gezündet werden müssen. Die Detonationen führen zu extremen Schallbelastungen, die für die meisten Tiere im Nahbereich tödlich sind und auch in weiten Entfernungen noch erhebliche Schäden verursachen können.
Originalpublikation:
Siebert, U., Stürznickel, J., Schaffeld, T., Oheim, R., Rolvien, T., Prenger-Berninghoff, E., Wohlsein, P., Lakemeyer, J., Rohner, S., Aroha Schick, L., Gross, S., Nachtsheim, D., Ewers, C., Becher, P., Amling, M., Morell, M. (2022). Blast injury on harbour porpoises (Phocoena phocoena) from the Baltic Sea after explosions of deposits of World War II ammunition. Environ Int. Dec 6;159:107014.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34883460/
28.01.2022, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau
Menschen zu meiden, ist für Luchse wichtigster Faktor bei Lebensraum-Wahl
• Neue Datenanalyse liefert wichtige Informationen zur Habitatwahl des Eurasischen Luchs.
• Er meidet menschliche Infrastruktur und orientiert er sich an Versteckmöglichkeiten sowie Beutetiervorkommen.
• „Durch die Untersuchung können wir das erste Mal das Habitatwahlverhalten einer großen Raubtierart auf kontinentaler Ebene verallgemeinern.“
Der Wahl des Lebensraumes ist bei Wildtieren ein Prozess, der auf mehreren Ebenen abläuft: Dem Abwägen zwischen Vorteilen wie zum Beispiel hohes Vorkommen von Nahrung und Nachteilen wie zum Beispiel Störungen durch den Menschen. Auf diese Störungen reagieren große Raubtiere mit ihrem hohen Raumbedarf besonders empfindlich. Ein Team um die Naturschutzbiologen Prof. Dr. Marco Heurich und Joseph Premier von der Fakultät für Umwelt und Natürliche Ressourcen der Universität Freiburg hat diesen Prozess zur Wahl des Lebensraumes beim Eurasischen Luchs untersucht. Ihre Ergebnisse, die die Forschenden in Biological Conservation veröffentlicht haben, liefern wichtige Informationen für die Erhaltung dieser Tierart in von Menschen dominierten Landschaften. „Durch die Untersuchung können wir das erste Mal das Habitatwahlverhalten einer großen Raubtierart auf kontinentaler Ebene verallgemeinern“, erklärt Heurich.
Großer Datensatz mit Tieren in mehreren europäischen Gebieten
Die Forschenden um Heurich und Premier verwendeten einen Datensatz, der aus Telemetriepositionen zu 125 Luchsen aus neun Untersuchungsgebieten in ganz Europa bestand. Sie verglichen die für die Raubtiere verfügbaren und tatsächlich von ihnen genutzten Standorte auf zwei Ebenen miteinander: der Landschafts-Ebene, die zeigt, wie Luchse ihr Streifgebiet in der Landschaft platzieren, und der Aktionsraum-Ebene beziehungsweise der Streifgebiets-Ebene, die aussagen,wie Luchse die Habitate innerhalb ihres Streifgebietes nutzen. Für diesen Vergleich verwendete das Forschungsteam einen neuartigen Ansatz des maschinellen Lernens, den sogenannten Random Forest-Algorithmus. Dieser wurde um einen zufälligen Effekt erweitert, so dass Variabilität in und zwischen den Untersuchungsgebieten berücksichtigt werden kann.
Was die Tiere meiden, woran sie sich ortientieren
Auf der Landschaftsebene war auffällig, dass Luchse Straßen und menschliche Siedlungen meiden. Auf der Ebene ihres Aktionsraumes beziegungsweise Streifgebietes orientierten sich die Tiere an Versteckmöglichkeiten sowie an dem Vorkommen von Beutetieren. Die Forschenden stellten nur geringe Unterschiede zwischen weiblichen oder männlichen Luchsen bei der Wahl des Lebensraumes fest.
Die größten Differenzen in der Habitatwahl der Luchse konnten Heurich und Premier auf der Landschaftsebene festgestellen, wo sich deutliche Unterschiede zwischen den verschiedenen Untersuchungsgebiete zeigten, zum Beispiel zwischen den Schweizer Alpen und den Ebenen Estlands. Innerhalb der Streifgebiete verhielten sich die Luchse in ganz Europa sehr ähnlich und bevorzugen heterogene Waldgebiete und Bereiche in denen sie vor menschlichen Störungen sicher sind.
Originalpublikation:
Ripari. L., Premier; J. et al., Heurich, M (2022): Human disturbance is the most limiting factor driving habitat selection of a large carnivore throughout Continental Europe. In: Biological Conservation 266 (2022) 109446. DOI: 10.1016/j.biocon.2021.109446
