Neues aus Wissenschaft und Naturschutz

07.02.2022, Universität Osnabrück
Forscherteam aus Osnabrück und Leipzig: Schimpansen verarzten offene Wunden mit Insekten
Schimpansen in freier Wildbahn wurden erstmalig dabei beobachtet, wie sie fliegende Insekten fangen und in ihre eigenen und die Wunden von anderen Gruppenmitgliedern auftragen. Möglicherweise beinhalten die Insekten entzündungshemmende oder antiseptische Substanzen. Die Beobachtungen hat ein Forscherteam aus Osnabrück und Leipzig im gemeinsamen „Ozouga“-Schimpansenprojekt im Loango Nationalpark in Gabun gemacht und nun in der Fachzeitschrift Current Biology veröffentlicht.
Schimpansen kommen in ganz Äquatorialafrika vor, darunter auch im Loango Nationalpark in Gabun. Dort ist das Ozouga-Schimpansenprojekt unter der Leitung des Primatologen Dr. Tobias Deschner und der Kognitionsbiologin Prof. Dr. Simone Pika von der Universität Osnabrück angesiedelt. Das Forschungsteam untersucht das Verhalten einer Gemeinschaft von rund 45 Schimpansen mit besonderem Augenmerk auf ihren sozialen Beziehungen, Interaktionen und Streitigkeiten mit anderen Gruppen, ihrem Jagdverhalten, ihrem Werkzeuggebrauch sowie ihren kognitiven und kommunikativen Fähigkeiten. Über einen Zeitraum von 15 Monaten dokumentierten das Ozouga-Team dabei 76 Ereignisse mit offenen Wunden, von denen 22 Wunden mit Insekten „behandelt“ wurden.
Alessandra Mascaro, Mitarbeiterin bei der Ozouga-Station, beschreibt das von ihr beobachtete Verhalten: „Die Schimpansen fingen sich ein fliegendes Insekt aus der Luft oder von Blättern, und zerdrückten es mit ihren Lippen. Das flachgedrückte Insekt platzierten sie mit den Fingern oder dem Mund auf der offenen Wunde und bewegten es dort mit den Fingerspitzen hin und her. Mit dem Mund oder den Fingern lösten die Schimpansen das Insekt dann wieder aus der Wunde und wiederholten den Vorgang des zwischen die Lippen Pressens und auf die Wunde Applizierens mehrmals.“
Bislang war bekannt, dass viele Tiere, genau wie der Mensch, Pflanzenteile oder andere Substanzen nutzen, um sich gegen Krankheitserreger zu schützen. „Unsere nächsten lebenden Verwandten, die Schimpansen und Bonobos, verzehren zum Beispiel bestimmte Blätter, um sich gegen Darmparasiten zu wehren. Die Verwendung von Insekten – mit nachgewiesenen schmerzlindernden und entzündungshemmenden Eigenschaften – war nur vom Menschen bekannt und ist noch nicht bei Schimpansen oder anderen Tieren beobachtet worden“, so die Verhaltensbiologin Prof. Dr. Simone Pika.
Neben dem Gebrauch von Insekten für offene Wunden hatte das Forschungsteam aber vor allem erstaunt, dass die Schimpansen nicht nur ihre eigenen, sondern auch die Wunden von anderen Gruppenmitgliedern mithilfe der zerdrückten Insekten behandelten. „Solche prosozialen Verhaltensweisen, d.h. Verhaltensweisen zum Wohle anderer, sind bis jetzt nur sehr selten in nicht-menschlichen Tieren beobachtet worden“, erklärt Pika.
Für den Direktor der Ozouga-Station in Gabun, den Primatologen Dr. Tobias Deschner, ist das ein Grund, die Forschung künftig zu intensivieren: „Es ist faszinierend, dass uns Schimpansen trotz jahrzehntelanger Forschung immer wieder mit neuen Verhaltensweisen und Fähigkeiten überraschen. Unsere Studie zeigt eindrücklich, dass es noch so vieles über unsere nächsten Verwandten zu entdecken gibt, und dass wir uns viel intensiver für ihren Schutz und den Schutz ihrer Lebensräume einsetzen müssen.“
Publikation: https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.12.045

07.02.2022, Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei
Von der Deutschen Bucht in die Tiefsee: Die erstaunliche Wanderung der Hundshaie
Forschende des Thünen-Instituts können erstmals nachweisen, dass die heimische Haiart ihr Schwimmverhalten komplett verändert, wenn sie aus der flachen Nordsee um Helgoland in den offenen Ozean wandert – Studienergebnisse in Scientific Reports veröffentlicht
Bei der Erforschung der Wanderrouten erwachsener Hundshaie haben Wissenschaftler*innen des Thünen-Instituts eine überraschende Entdeckung gemacht: Einige der bedrohten Tiere wanderten nicht nur aus der flachen, südlichen Nordsee um Helgoland bis in den offenen Atlantik, sondern sie unternahmen dort ausgeprägte Vertikalwanderungen in die Tiefsee. Die Haie folgen dabei wahrscheinlich ihrer bevorzugten Beute, den Kalmaren, bei deren täglichen Wanderungen aus Tiefen von mehreren hundert Metern an die Meeresoberfläche und zurück. Dies konnten die Thünen-Forscher*innen zeigen, indem sie Messdaten von Satellitensendern, mit denen die Hundshaie zuvor bestückt worden waren, mit Echolotdaten von Forschungsreisen im Nordatlantik kombinierten.
Hundshaie, die bis zu zwei Meter groß werden können, gelten eigentlich als Bewohner der Kontinentalschelfe und flachen Küstenmeere, wurden aber auch schon in Hochseegebieten und dort auch in größerer Wassertiefe nachgewiesen. Die übermittelten Messdaten der bei Helgoland mit Satellitensendern markierten Haie konnten diese Beobachtung bestätigen. Sehr überraschend für die Forschenden war jedoch, dass einige dieser Tiere nicht nur besonders weit in den offenen Atlantik wanderten (ein Tier wanderte sogar bis in die Gewässer um die portugiesische Insel Madeira), sondern dort ihr vorheriges Schwimmverhalten änderten und Wassertiefen von über 700 Metern aufsuchten.
Bei näherer Betrachtung der Daten zur Tiefenverteilung der markierten Haie erkannten die Wissenschaftler*innen wiederkehrende Muster: In den offenen Gebieten des Nordatlantiks hielten sich die Tiere nachts überwiegend in oberflächennahen Schichten von bis zu 150 Meter Wassertiefe auf und wanderten dann bei Sonnenaufgang in Tiefen von 400 bis 600 Meter, wo sie bis Sonnenuntergang blieben, um dann wieder in Richtung Oberfläche aufzusteigen.
Im Rahmen der aktuellen Studie, die in Scientific Reports veröffentlicht worden ist, und an der neben deutschen und schottischen Forschenden auch Wissenschaftler*innen aus den Niederlanden und Spanien beteiligt sind, wurden die Tiefenprofile der Haie mit Echolotdaten von mehreren Forschungsreisen im Nordostatlantik verglichen. In allen Weltmeeren sind in vielen hundert Metern Tiefe deutliche Schichten auf dem Echolot erkennbar, sogenannte Echostreuschichten, die durch eine enorme Dichte und Biomasse an mesopelagischen Organismen gekennzeichnet sind. „Indem wir die Messdaten der Haie und der Echolote quasi übereinandergelegt haben, konnten wir eindeutig zeigen, dass sich die Hundshaie im offenen Atlantik fast durchgehend innerhalb dieser Echostreuschichten aufhielten“, erläutert Dr. Matthias Schaber, Erstautor der Studie vom Thünen-Institut für Seefischerei. „Mesopelagische Organismen – eine Vielzahl von Tieren, von der kleinen Leuchtgarnele über Quallen und Tintenfische bis zu kleinen und größeren Fischen – halten sich vorwiegend in großen Tiefen auf, in die sehr wenig bis kein Licht mehr vordringt. Viele dieser Tiere wandern jedoch täglich im Schutz der Dunkelheit zur Meeresoberfläche und kehren tagsüber in die dunklen Tiefen der Ozeane zurück. Diese Wanderung gilt biomassemäßig als die größte Wanderung im Tierreich – und die Hundshaie wandern offenbar mit.“
Das Team um Schaber konnte darüber hinaus zeigen, dass die Haie sich vor allem dort aufhielten, wo die Echodaten auf ein erhöhtes Auftreten von Kalmaren hindeuteten. „Die Hundshaie ändern also in Hochseegebieten, die durch eine relative Nahrungsarmut in Oberflächennähe gekennzeichnet sind, ihr Schwimmverhalten, um aus der reichhaltigen Quelle der mesopelagischen Wanderer ihre Lieblingsbeute, die Kalmare, abschöpfen zu können“, so Schaber. „Das ist bisher noch nie so detailliert nachgewiesen worden.“
Hundshaie gelten weltweit als vom Aussterben bedroht und sind auch auf der nationalen Roten Liste gefährdeter Arten als „stark gefährdet” eingestuft. Der Hauptgrund für die Gefährdung ist jahrzehntelange intensive Fischerei. Wegen langsamen Wachstums, später Geschlechtsreife und geringer Nachkommenzahl sind Hundshaie besonders empfindlich gegenüber der Fischerei, sowohl gegenüber dem gezielten Fang, als auch dem Beifang in einer Vielzahl von Fischereien. Zur Identifizierung kritischer Habitate – also Gebiete, in denen die Haie zum Beispiel ihren Nachwuchs zur Welt bringen oder sich saisonal gehäuft aufhalten – und zur Ableitung von Schutzmaßnahmen, die auf der Eingrenzung solcher Gebiete basieren können, markieren die Wissenschaftler*innen des Thünen-Instituts seit 2017 regelmäßig Hundshaie während ihrer sommerlichen Ansammlungen um Helgoland mit Satellitensendern.
Originalpublikation:
Schaber, M., Gastauer, S., Cisewski, B. et al. Extensive oceanic mesopelagic habitat use of a migratory continental shark species. Sci Rep 12, 2047 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41598-022-05989-z

07.02.2022, Universität Leipzig
Genom der Stellerschen Seekuh entschlüsselt
Durch das eiszeitliche Nordeuropa und -amerika streiften einst Riesensäuger wie Mammuts, Säbelzahnkatzen und Wollnashörner. Auch in den kalten Ozeanen der nördlichen Hemisphären lebten Giganten wie die bis zu acht Meter lange und zehn Tonnen schwere Stellersche Seekuh, die bereits vor rund 250 Jahren ausgestorben ist. Jetzt ist es einem internationalen Forschungsteam gelungen, aus fossilen Knochen das Genom dieser eiszeitlichen Spezies zu lösen. Sie fanden dabei auch eine Antwort auf die Frage, was das Genom der ausgestorbenen Seekuhart über heutige Hauterkrankungen verrät.
Die gigantische Seekuh aus der Eiszeit wurde im Jahr 1741 von Georg Wilhelm Steller entdeckt und später nach ihm benannt. Den Naturforscher des 18. Jahrhunderts interessierte neben der enormen Körpergröße dieser Tierart auch ihre besondere, rindenartige Haut. Er beschrieb sie als „eine so dicke Haut, die der Rinde von alten Eichen ähnlicher wäre, als einer Thierhaut.“ Diese borkige Struktur der Oberhaut ist bei artverwandten Seekühen, die heutzutage ausschließlich in tropischen Gewässern leben, nicht vorhanden. In wissenschaftlichen Kreisen ging man bislang davon aus, dass die borkige Oberhaut durch Parasitenfraß entstand, aber auch Wärme isolieren und damit die eiszeitliche Seekuh gut vor Kälte und vor Verletzungen im Eismeer schützen konnte. In der aktuellen Studie belegen die Wissenschaftler:innen unter Leitung von Dr. Diana Le Duc und Prof. Torsten Schöneberg von der Universität Leipzig, Prof. Michael Hofreiter von der Universität Potsdam und Prof. Beth Shapiro von der University of California, USA, dass die Paläogenome von Stellerschen Seekühen funktionelle Veränderungen offenbaren. Diese sind wiederum für die rindenartige Haut und die Anpassung an Kälte verantwortlich.
Um das herauszufinden, hat ein internationales Forschungsteam aus Deutschland und den USA aus fossilen Knochenresten von insgesamt zwölf verschiedenen Individuen das Genom dieser ausgestorbenen Spezies rekonstruiert. „Das spektakulärste Resultat unserer Untersuchungen ist die Klärung der Ursache für die borkige Haut des Meeresgiganten“, resümiert Diana Le Duc vom Institut für Humangenetik der Universitätsmedizin Leipzig. Die Wissenschaftler:innen fanden im Seekuh-Genom Inaktivierungen von Genen, die für den normalen Aufbau der äußeren Hornhautschicht notwendig sind. Diese Gene werden auch in der menschlichen Haut genutzt. „Erbliche Defekte dieser sogenannten Lipoxygenase-Gene führen beim Menschen zur sogenannten Ichthyosis. Das ist eine Verdickung und Verhornungsstörung der obersten Hautschicht mit großen Hautschuppen, manchmal auch ‚Fischschuppen-Krankheit‘ genannt“, so Schöneberg vom Rudolph-Schönheimer-Institut für Biochemie. „Damit schärfen die Ergebnisse unserer Forschung auch den Blick auf dieses Krankheitsbild“, erklärt der Biochemiker und ergänzt: „Hierin kann der Schlüssel für neue Therapieansätze liegen.“
Die Wissenschaftler:innen kamen dem Gendefekt auf die Spur, in dem sie das Genom mit dem des nächsten Verwandten, der Seekuh Dugong, miteinander verglichen. Bei ihren Untersuchungen wurden die Forschenden durch das Max-Planck-Institut für Evolutionäre Anthropologie Leipzig unterstützt, die ihre bioinformatische Expertise in der Analyse von alter DNA einbrachten. Folglich identifizierten sie wichtige Hinweise auf genetische Veränderungen, die zur Anpassung an den kühlen Lebensraum des Nordpazifiks beigetragen haben können. „Dies ist ein eindrucksvolles Beispiel dafür, dass Gen-Defekte nicht nur einen Krankheitswert, sondern in Abhängigkeit vom Lebensraum auch Vorteile haben können“, so Hofreiter von der Universität Potsdam. Weiterhin konnte aus den Genomdaten eine dramatische Reduktion der Populationsgröße geschlossen werden. Diese begann schon 500.000 Jahre vor der Entdeckung dieser Art und könnte zum Aussterben beigetragen haben. „Mit unserer Studie schließt sich der Kreis einer exakten Beobachtung eines deutschen Naturforschers im frühen 18. Jahrhundert mit der molekulargenetischen Klärung von heute“, resümiert Hofreiter.
Originalpublikation:
Genomic basis for skin phenotype and cold adaptation in the extinct Steller’s sea cow. https://doi.org/10.1126/sciadv.abl6496

07.02.2022, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen
Tiefsee-Leben: Erst ein Drittel bekannt
Senckenberg-Wissenschaftler*innen haben mit einem Team internationaler Forschender zwei Milliarden DNA-Sequenzen von 15 internationalen Tiefsee-Expeditionen ausgewertet. Sie zeigen in ihrer im Fachjournal „Science Advances“ erschienenen Studie, dass fast zwei Drittel der auf dem Meeresboden lebenden Organismen keiner bislang bekannten Gruppe zugeordnet werden können. Zudem geben die Daten Aufschluss darüber, welchen Einfluss diese Ökosysteme auf das globale Klima haben.
Auf dem Tiefseeboden herrscht ein reges Treiben: Eine Vielzahl verschiedener Organismen sorgt in Tiefen von bis zu 9585 Metern dafür, absinkende, meist von Plankton stammende, organische und anorganische Stoffe zu recyceln und/oder zu binden. „Dieses Leben auf den Tiefseeböden ist als Grundlage für zwei wichtige Ökosystemleistungen von gesamtplanetarischer Bedeutung: das gesunde Funktionieren der Nahrungsnetze in den Ozeanen und das Binden von atmosphärischem Kohlenstoff. Beides beeinflusst unser Weltklima entscheidend“, erklärt Prof. Dr. Angelika Brandt vom Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt und fährt fort: „Bislang ist allerdings nur sehr wenig über die Lebewesen auf und in den Tiefseesedimenten bekannt.“
Brandt und ein internationales Team, unter ihnen auch Senckenberger Prof. Dr. Pedro Martínez Arbizu, sind in der Erforschung dieser „letzten Terra incognita“ einen entscheidenden Schritt vorangekommen. Die Forscher*innen rund um Erstautor Tristan Cordier vom norwegischen Forschungszentrum NORCE haben in ihrer aktuellen Studie DNA-Sequenzen aus Tiefseesedimenten aller großen Ozeanbecken analysiert. Dabei griffen sie auf fast 1700 Proben und zwei Milliarden DNA-Sequenzen von 15 internationalen Tiefsee-Expeditionen zurück. „Wir haben diese Tiefsee-DNA-Sequenzen mit allen uns bekannten und verfügbaren Referenzsequenzen verglichen. Unsere Daten zeigen, dass fast zwei Drittel der auf dem Tiefseeboden lebenden Organismen keiner bislang bekannten Gruppe zugeordnet werden können“, so Brandt und weiter: „Die neuen Methoden der Umweltgenomik geben uns nun die Möglichkeit, die biologische Vielfalt der Tiefsee, ihre Verbindung zu den darüber liegenden Wassermassen und den globalen Kohlenstoffkreislauf besser zu verstehen.“
Die Häufigkeit und die Zusammensetzung der Plankton-DNA in Tiefseesedimenten bestätigt, dass die Polarregionen als Hotspots der Kohlenstoffbindung fungieren. Die Forscher*innen zeigen in ihrer Studie zudem erstmalig, welche Mitglieder der Planktongemeinschaft am meisten zur Bindung des atmosphärischen Kohlendioxids beitragen und damit das globale Klima mitregulieren. „Es ist wichtig, das zu verstehen und dann auch entsprechende Schutzmaßnahmen ergreifen zu können. Denn das Ökosystem Tiefsee steht, versursacht durch den Menschen, unter enormem Druck: Klimawandel, Tiefsee-Bergbau, Öl- und Gasexploration, Schleppnetze sowie Verschmutzung bedrohen das Leben in den Tiefen des Meeres.“
Die Genomdatensätze bieten laut der Studie auch die Möglichkeit, die Lebenswelt aus Ozeanen der Vergangenheit zu rekonstruieren. Anhand der Daten kann beurteilt werden, wie sich das Klima in der Vergangenheit auf Plankton und benthische Gemeinschaften ausgewirkt hat und welche Schlüsse daraus für die Zukunft gezogen werden können.
„Zum ersten Mal konnten wir ein einheitliches Bild der gesamten mehrzelligen Artenvielfalt des Ozeans – von der Wasseroberfläche bis zu den Sedimenten der Tiefsee – zeichnen. Meeresökologische Fragen können nun auf globaler Ebene und im gesamten dreidimensionalen Raum des Ozeans behandelt werden – ein wichtiger Schritt in Richtung ‚One Ocean Ecology‘“, resümiert Brandt und gibt einen Ausblick: „Im Sommer dieses Jahres werden wir weitere Proben im Rahmen unserer Aleutian Biodiversity Studies (AleutBio) Expedition mit dem Forschungsschiff SONNE sammeln und auswerten.“
Originalpublikation:
Cordier T., Barrenechea Angeles I., Henry N., Lejzerowicz F., Berney C., Morard R., Brandt A., Cambon-Bonavita M.A., Guidi L., Lombard F., Martinez Arbizu P., Massana R., Orejas C., Poulain J., Smith C.R., Wincker P., Arnaud-Haond S., Gooday AJ.J., de Vargas C., Pawlowski J. 2022. Patterns of eukaryotic diversity from the surface to the deep-ocean sediment. Science Advances, Vol 8, Issue 5 • DOI: 10.1126/sciadv.abj9309

08.02.2022, Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung
Üppige Schwammgärten auf Untersee-Bergen in der arktischen Tiefsee entdeckt
Schwämme wachsen in großer Zahl und zu beeindruckender Größe auf den Gipfeln erloschener Unterwasservulkane
Auf den Gipfeln von Seebergen im zentralen Arktischen Ozean, einem der nährstoffärmsten Meere der Erde, gedeihen riesige Schwammgärten. Die Schwämme ernähren sich scheinbar von den Überresten ausgestorbener Tiere. Mikroorganismen helfen ihnen dabei, dieses Material als Nahrungs- und Energiequelle zu nutzen. Forschende aus Bremen, Bremerhaven und Kiel sowie ihre internationalen Partner entdeckten diesen einzigartigen Hotspot des Lebens während einer POLARSTERN-Expedition und berichten nun in der Fachzeitschrift Nature Communications über ihre Erkenntnisse. Es ist unerlässlich, die Vielfalt und Einzigartigkeit der arktischen Ökosysteme besser zu verstehen, gerade vor dem Hintergrund globaler und lokaler Veränderungen, betonen die Forschenden.
Dort, wo der Arktische Ozean ständig von Eis bedeckt ist und nur wenig Licht für das Wachstum von Algen zur Verfügung steht, erreicht kaum Nahrung die tiefen Wasserschichten. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Bremen, Bremerhaven und Kiel entdeckten nun jedoch ein überraschend üppiges, dicht besiedeltes Ökosystem auf den Gipfeln erloschener Unterwasservulkane. Diese Hotspots des Lebens werden von Schwämmen dominiert, die dort in großer Zahl und zu beeindruckender Größe wachsen.
„Auf den erloschenen vulkanischen Seebergen des Langseth-Rückens fanden wir riesige Schwammgärten, aber wir wussten nicht, wovon sie sich ernähren“, berichtet Expeditionsleiterin Antje Boetius, Leiterin der Forschungsgruppe für Tiefseeökologie und -technologie am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie und Direktorin des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). Anhand von Proben von der Expedition hat Erstautorin Teresa Morganti, Schwamm-Expertin vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen, nun herausgefunden, wie sich die Schwämme an die nährstoffarme Umgebung anpassen: „Wir zeigen, dass die Schwämme mikrobielle Symbionten haben, die altes organisches Material verwerten können. So können sie sich von den Überresten früherer, inzwischen ausgestorbener Bewohner der Seeberge ernähren – zum Beispiel den Röhren von Würmern, die aus Eiweiß und Chitin bestehen, und anderen dort hängen gebliebenen organischen Resten.“
Das große Resteessen
Schwämme gelten als sehr einfache Tiere. Dennoch sind sie in allen Ozeanen, von flachen tropischen Riffen bis hin zur arktischen Tiefsee, erfolgreich und zahlreich vertreten. Viele Schwämme beherbergen als Symbionten eine komplexe Gemeinschaft von Mikroorganismen, die zur Gesundheit und Ernährung der Schwämme beiträgt, indem sie Antibiotika produziert, Nährstoffe transportiert und Ausscheidungen entsorgt. Dies gilt auch für die Geodia-Schwämme, welche die Gemeinschaft auf den arktischen Seebergen dominieren. Die Einheit aus Schwamm und assoziierten Mikroben wird als Schwammholobiont bezeichnet. Gemeinsam mit Anna de Kluijver von der Universität Utrecht und dem Labor von Gesine Mollenhauer am AWI bestimmte Morganti die Nahrungsquelle, das Wachstum und das Alter der Schwämme. Sie fanden heraus, dass vor Tausenden von Jahren Substanzen, die aus dem Inneren des Meeresbodens sickerten, ein üppiges Ökosystem mit zahlreichen Tieren unterstützten. Als sie ausstarben, blieben ihre Überreste zurück. Diese bilden nun die Grundlage für diese unerwarteten Schwammgärten.
Die Analyse der Mikroorganismen bestätigte die Hypothese der Forschenden. „Die Mikroben haben genau den richtigen Werkzeugkasten für diesen Lebensraum“, erklärt Ute Hentschel vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, die mit ihrem Team die mikrobiologischen Analysen durchgeführt hat. „Sie haben die Gene, um widerstandsfähige partikuläre und gelöste organische Stoffe abzubauen und diese als Kohlenstoff- und Stickstoffquelle zu nutzen, neben einer Reihe chemischer Energiequellen, die dort zur Verfügung stehen.“
Das Forschungsteam zeigte auch, dass die Schwämme das Ökosystem mitgestalten: Sie produzieren Nadeln (Spiculae), die eine Matte bilden, auf der die Schwämme kriechen. Diese raue Matte erleichtert zusätzlich die Ablagerung von Partikeln und biogenen Materialien. Die Holobionten des Schwamms können diese wiederum anzapfen und so ihre eigene Nahrungsfalle schaffen.
Schutz erfordert Verständnis
Der Langseth-Rücken ist ein Unterwassergebirge in der Nähe des Nordpols, wo das Meer ständig eisbedeckt ist. Die Biomasse der Schwämme dort ist vergleichbar mit seichteren Schwammgründen, wo der Nährstoffeintrag viel höher ist. „Dies ist ein einzigartiges Ökosystem. So etwas haben wir in der hohen Zentralarktis noch nie gesehen. Die Biomasse, die Algen in den oberen Wasserschichten im untersuchten Gebiet produzieren, deckt weniger als ein Prozent des Kohlenstoffbedarfs der Schwämme. Dieser Schwammgarten mag also ein Ökosystem sein, das nur vorübergehend besteht, aber er ist reich an Arten und beheimatet sogar Weichkorallen“, sagt Antje Boetius.
Die Arktis ist eine der Regionen, die am stärksten vom Klimawandel betroffen ist. „Vor unserer Studie war kein ähnlicher Schwammgarten in der zentralen Arktis bekannt. Das Gebiet ist bisher noch nicht ausreichend erforscht, die Beobachtung und Beprobung solcher eisbedeckten Tiefsee-Ökosysteme ist sehr aufwändig“, betont Morganti. Die enge Zusammenarbeit von Forschenden aus verschiedenen Institutionen, darunter das Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, das AWI und das GEOMAR, ermöglichte ein umfassendes Verständnis dieses überraschenden Brennpunkts des Lebens in der kalten Tiefe. „Angesichts des schnellen Rückgangs der Meereisbedeckung und der sich verändernden Meeresumwelt ist es unerlässlich, solche Hotspot-Ökosysteme besser zu verstehen, um die einzigartige Vielfalt der unter Druck stehenden arktischen Meere zu schützen und zu verwalten“, so Antje Boetius abschließend.
Originalveröffentlichung:
T. M. Morganti, B. M. Slaby, A. de Kluijver, K. Busch, U. Hentschel, J. J. Middelburg, H. Grotheer, G. Mollenhauer, J. Dannheim, H. T. Rapp, A. Purser & A. Boetius (2022): Giant sponge grounds of Central Arctic seamounts are associated with extinct seep life. Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-28129-7 (https://doi.org/10.1038/s41467-022-28129-7)

09.02.2022, Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)
OECMs: neues Instrument zum Schutz der Biodiversität
Die Biodiversitätskonferenz hat das Ziel anvisiert, bis 2030 mindestens 30% der Land- und Meeresflächen und ihres Artenreichtums unter Schutz zu stellen. OECMs sind alternative Schutzformen, die entscheidend sein könnten, um zusätzlich zu Naturschutzgebieten die Vielfalt der Arten unseres Planeten zu erhalten. Eine neue Studie mit Beteiligung des Leibniz-Zentrums für Marine Tropenforschung (ZMT) hat Küsten- und Meeresgebiete in Indonesien erfasst, die als OECMs anerkannt werden könnten. Die Studie soll der indonesischen Regierung als Entscheidungsgrundlage dienen.
Menschliche Einflüsse und der Klimawandel bedrohen die biologische Vielfalt in einem kritischen Ausmaß. Um die Biodiversität auf unserem Planeten zu erhalten, sind Naturschutzgebiete das am häufigsten eingesetzte Instrument. Sie reichen allein aber nicht aus, um den Artenverlust aufzuhalten.
Eine entscheidende Möglichkeit, um über Schutzgebiete hinaus einen Beitrag zum Artenschutz zu leisten, sind OECMs. Das Kürzel steht für „andere wirksame flächenbezogene Naturschutzmaßnahmen“. Das sind beispielsweise Gebiete, die von indigenen Völkern, lokalen Gemeinschaften und dem Privatsektor verwaltet oder nachhaltig bewirtschaftet werden. Vielfach geschieht dies auf eine Weise, die sich an Werten und Traditionen der Region orientiert. OECMs unterscheiden sich von Schutzgebieten darin, dass Naturschutz nicht als oberste Priorität definiert ist, aber als Nebeneffekt der Maßnahmen erzielt wird.
Derzeit sind weltweit weniger als 1 Prozent der Land- und Süßwassergebiete und weniger als 0,1 Prozent der Meeresgebiete als OECMs anerkannt. In den meisten Fällen fehlen zuverlässige Informationen über Formen und Anzahl potenzieller OECMs. Ein internationales Team von Wissenschaftler:innen hat unter Leitung des ZMT nun eine Studie veröffentlicht, die diese Wissenslücke für die Küstengewässer Indonesiens schließt.
Im sogenannten Korallendreieck gelegen, ist der indonesische Archipel mit seinen über 17.000 Inseln führend in Bezug auf die Artendiversität der angrenzenden Meere, weist aber auch eine Vielfalt an Kulturen mit traditionellen Formen der Nutzung von Meeresressourcen auf.
Die Forschenden identifizierten mehr als 390 Gebiete, die vom Privatsektor oder von lokalen Gemeinschaften teilweise schon seit Jahrhunderten verwaltet werden und potenzielle marine OECMs darstellen. In diesen Gebieten werden sehr unterschiedliche Managementziele verfolgt, wie eine traditionelle nachhaltige Fischerei, kulturelle Zwecke oder ein naturschonender Tourismus.
So gibt es unter anderem lokale traditionelle Praktiken wie „Sasi“, bei denen bestimmte Arten oder Gebiete für einen gewissen Zeitraum nicht befischt werden dürfen. Im Privatsektor können auch Touristenresorts zum Artenschutz beitragen wie eines in Raja Ampat, das gemeinsam mit der lokalen Bevölkerung ein riesiges Schutzareal für Haifische eingerichtet hat.
„Indonesien hat die Ausdehnung und das Management von Meeresschutzgebieten verbessert, dennoch decken diese weniger als 8 % der Küstengewässer des Landes ab“, so Estradivari, Meeresbiologin am ZMT. „Das bedeutet, dass 92 % der indonesischen Küstenmeere andere Maßnahmen benötigen, um ihre biologische Vielfalt zu schützen und die Produktivität der Meeresressourcen zu erhalten.“
Die indonesische Regierung ist momentan damit befasst, einen Rahmen für die Anerkennung von Gebieten als OECMs auszuarbeiten, um nationale und internationale Schutzziele zu erreichen. Die Ergebnisse der Studie sollen die Regierung dabei unterstützen. Mitarbeiter der entsprechenden Ministerien waren an der Erstellung der Studie beteiligt.
„Mit solchen OECMs werden auch soziale Konflikte reduziert und der Beitrag zum Naturschutz lokaler und indigener Gemeinschaften gewürdigt, der bei offiziellen Schutzmaßnahmen häufig nicht berücksichtigt wird“, meint Sebastian Ferse, Riffökologe am ZMT und Koautor der Studie. „So können sie ihren Lebensstil und ihren Lebensunterhalt bewahren und die notwendige staatliche Unterstützung bekommen um die Ressourcen zu schützen, von denen sie abhängen.“
Originalpublikation:
Estradivari, Agung, Muh. Firdaus, Adhuri, Dedi Supriadi, Ferse, Sebastian C.A., Sualia, Ita, Andradi-Brown, Dominic A., Campbell, Stuart J., Iqbal, Mohamad, Jonas, Harry D., Lazuardi, Muhammad Erdi, Nanlohy, Hellen, Pakiding, Fitryanti, Pusparini, Ni Kadek Sri, Ramadhana, Hikmah C., Ruchimat, Toni, Santiadji, I Wayan Veda, Timisela, Natelda R., Veverka, Laura and Ahmadia, Gabby N. (2022): Marine conservation beyond MPAs: Towards the recognition of other effective area-based conservation measures (OECMs) in Indonesia. Marine Policy, 137. p. 104939. DOI https://doi.org/10.1016/j.marpol.2021.104939

09.02.2022, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen
Invasive Arten: Vorsorge könnte weltweit eine Billion Euro einsparen
Senckenberg-Wissenschaftler Dr. Phillip Haubrock hat gemeinsam mit Forschenden aus 17 internationalen Institutionen untersucht, welche Kosten durch invasive Arten entstehen und wie diese verhindert werden könnten. Ihre Forschungsergebnisse zeigen, dass die Kosten von Schäden, die durch invasive Arten verursacht wurden, mindestens zehnmal so hoch sind wie die Ausgaben, die für ihre Bekämpfung notwendig wären. Durch Vorsorgemanagement könnten laut der heute im Fachjournal „Science of the Total Environment“ erscheinenden Studie weltweit eine Billion Euro eingespart werden.
Die Ägyptische Tigermücke (Aedes aegypti) ist Hauptüberträgerin des Gelb-, Dengue- und Zika-Fiebers sowie einiger anderer Viruserkrankungen. Ursprünglich wahrscheinlich in Afrika beheimatet, wurde das Insekt durch den Menschen in andere Erdteile verschleppt. Heute ist sie weltweit in den Subtropen und Tropen verbreitet – einzelne Funde wurden bereits in Südspanien, Griechenland und der Türkei bestätigt. „Wie der Klimawandel, sind invasive Arten eine enorme Bedrohung für die biologische Vielfalt. Sie verändern unter anderem Lebensräume und entziehen einheimischen Tieren Nahrung und Ressourcen – zusätzlich zu dieser Schädigung der Ökosysteme sind sie aber auch einfach teuer“, erklärt Dr. Phillip Haubrock vom Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt und fährt fort: „Wenn wir die Auswirkungen invasiver Arten auf die Umwelt erkennen, haben sie sich oft schon fest eingebürgert und weit verbreitet. Es ist schwierig, Entscheidungsträger*innen davon zu überzeugen, in etwas zu investieren, das noch kein Problem darstellt, aber unsere Forschung zeigt deutlich, wie wertvoll ein vorbeugender Ansatz wäre!“
Haubrock hat gemeinsam mit Wissenschaftler*innen von 17 internationalen Institutionen mit Hilfe der globalen Datenbank InvaCost zusammengestellt, welche wirtschaftlichen Kosten durch invasive Arten entstehen und in welchem Verhältnis sie zu entsprechenden Managementmaßnahmen stehen. Die Studie zeigt, dass die Ausgaben für Maßnahmen gegen invasive Arten seit 1960 weltweit bei etwa 84 Milliarden Euro gelegen haben. Im Vergleich dazu berechneten die Forschenden die Schadenskosten – Verluste in der Land- und Forstwirtschaft, Schäden an der Infrastruktur, Belastung der Gesundheitssysteme – im selben Zeitraum von 60 Jahren auf mindestens 976 Milliarden Euro. „Nur 2,5 Milliarden Euro wurden dabei proaktiv für Präventionsmaßnahmen aufgewendet. Der überwiegende Teil der Kosten für das Management wurde für Kontroll- oder Ausrottungsmaßnahmen ausgegeben. Diese werden aber oft so spät ergriffen, dass sie nicht mehr erfolgreich sind“, erläutert der Gelnhäuser Biologe und ergänzt: „Unsere Studie zeigt deutlich, dass ein Ausbau der Vorsorge sinnvoll wäre: Wurde vor der Ausbreitung von invasiven Arten in Managementmaßnahmen investiert, tauchen diese Tier und Pflanzen auch nicht mehr in der Liste der Top wirtschaftlichen Schädlinge auf.“
Das Team hofft, dass die Ergebnisse ihrer Arbeit zu einem frühzeitigeren Management biologischer Invasionen führen. „Wir konnten einen jährlichen Anstieg der Ausgaben für die Bekämpfung invasiver Arten feststellen; allein im Jahr 2020 wurden hierfür weltweit über 3,7 Milliarden Euro ausgegeben“, so Haubrock und weiter: „Invasive Arten gar nicht erst eindringen zu lassen, bedeutet, dass die von ihnen verursachten enormen Schäden und Verluste nicht von gesellschaftlichen Bereichen wie beispielsweise Landwirtschaft, Fischerei oder Forstwirtschaft getragen werden müssen. Wir hoffen, dass unsere Arbeit die Politik und die Entscheidungsträger*innen dahingehend beeinflussen wird, dass sie früher in das Management invasiver Arten investieren, um sowohl die Ökosysteme als auch die Volkswirtschaften vor ihren negativen Auswirkungen zu schützen.“
Originalpublikation:
Cuthbert R, Diagne C, Hudgins EJ, Turbelin A, Ahmed DA, Albert C, Bodey TW, Briski E, Essl F, et al. (2022) Biological invasion costs reveal insufficient proactive management. Science of the Total Environment, published online 09.02.2022, doi.: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.153404

11.02.2022, Deutsche Wildtier Stiftung
Spatzen auf Wohnungssuche
Wer jetzt einen Nistkasten für die bedrohten Vögel anbringt, sichert das Brutgeschäft im März
Tipp: Wer einen Kasten kaufen möchte, sollte ein Maßband mitnehmen
Wer eine Familie gründen will, braucht ein passendes Zuhause – das gilt auch für den Spatzen. Aber Wohnraum für den bedrohten Körnerfresser wird hierzulande immer knapper. Spatzen sind Höhlenbrüter und bauen ihre Nester am liebsten in Nischen von Gebäuden und Dächern. Doch wo glatte, gedämmte Fassaden und gläserne Neubauten das Stadtbild prägen, sind solche Brutplätze rar geworden. Und so freuen sich die Vögel über bezugsfertige Nistkästen. Aber Achtung: Wer einen solchen Kasten für seine gefiederten Gäste kauft oder baut, sollte diesen nicht einfach nur an den nächstbesten Baum oder Strauch hängen.
„Hecken, Sträucher und Bäume nutzen die geselligen Haussperlinge zwar, um sich zu versammeln. Aber für ihren Nistplatz brauchen sie einen festen, ungestörten Ort in mindestens drei Metern Höhe. Der liegt am besten an einer Hausfassade oder unter dem Dach“, sagt Inga Olfen, Pressesprecherin der Deutschen Wildtier Stiftung. „Wenn eine Haussanierung ansteht, denken Sie als Eigentümer im Vorfeld an die Bedürfnisse des bedrohten Vogels und lassen Sie ihm einige Nischen zum Nisten übrig, zum Beispiel hinter einer Regentraufe. Die Alternative sind Nistkästen, die Sie an der Fassade befestigen“, so Olfen.
Jetzt ist die richtige Zeit, um Nistkästen auszubringen. Das Brutgeschäft der Spatzen beginnt im März. Bis dahin sollte das Nest gebaut sein. Wobei Sturm und der Regen der letzten Wochen den Einzug der Spatzen wohl noch etwas verzögern könnten. „Spatzen sind Schönwettervögel – erst wenn es sonnig und trocken ist, werden sie aktiv und gehen auf Brutplatzsuche“, sagt Olfen. Achten Sie beim Kauf des Kastens auf das Material – es sollte aus unbehandeltem Holz oder Holzbeton sein. Statt den Kasten zu lackieren, um ihn wetterfest zu machen, kann er mit biologisch abbaubarer Leinöl-Firnis oder einer umweltfreundlichen Holzlasur behandelt werden. Die Innenwände des Nistkastens sollten leicht angeraut sein und nicht glatt: So gelangen die flüggen Jungvögel vom Nest besser nach oben zum Ausflug- beziehungsweise Einflugloch. Ausgewachsene Spatzen benötigen einen Flugloch-Durchmesser von vier Zentimetern oder ein hochovales Flugloch mit den Maßen 3 x 5 Zentimetern. Bei vielen handelsüblichen Fertigkästen sind die Löcher für Spatzen aber oft zu klein geraten. Wer zum Kauf ein Maßband mitnimmt, ist auf der sicheren Seite. Eine Sitzstange vor dem Loch ist nicht notwendig, im Gegenteil: Sie erleichtert Nest-Räubern wie dem Marder oft das Festhalten am Kasten.
Auch die Himmelsrichtung des Standortes spielt eine Rolle. Inga Olfen: „Wenn möglich, sollte der Nistkasten nach Osten ausgerichtet werden. Strahlt von Süden an einem schönen Tag die pralle Sonne darauf, wird es im Inneren des Kastens schnell zu warm. Richtung Westen ausgerichtet kann es wiederum an manchen Tagen zu windig und nass sein.“
Die Deutsche Wildtier Stiftung bringt im Rahmen ihres Spatzenprojektes spezielle Nistkästen für Spatzen aus Holzbeton an Hausfassaden an – in Hamburg wurde gerade der dreihundertste Kasten in einem Wohngebiet montiert. Im Shop der Deutschen Wildtier Stiftung finden Sie artgerechte Nistkästen für Spatzen und andere Singvögel: https://shop.deutschewildtierstiftung.de/

14.02.2022, Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL
Zu viel Imkerei in Schweizer Städten könnte sich nachteilig auf Bestäuber auswirken
In Schweizer Städten boomt die Imkerei. Doch die unkontrollierte Zunahme von Honigbienen übt zunehmend Druck auf wilde Bestäuber aus und gefährdet damit die städtische Biodiversität, wie eine neue Studie der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL berichtet. Die Resultate legen nahe, dass die Imkerei in Städten besser reguliert werden muss.
Die neue Studie hatte zum Ziel, die Nachhaltigkeit urbaner Bienenhaltung in der Schweiz einzuschätzen. Dazu fertigten die beiden WSL Forscher Joan Casanelles Abella und Marco Moretti ein Rechenmodell an, dass die Anzahl Bienenstöcke in vierzehn Schweizer Städten mit dem dortigen Blütenagebot vergleicht. Sie stellten fest, dass sich die Menge an Imkereistandorten zwischen 2012 und 2018 von insgesamt 3139 auf 9370 beinahe verdreifacht hat. Für die meisten Städte ergab das Modell eine negative Bilanz, was darauf hindeutet, dass das Angebot an Blütenressourcen nicht ausreicht, um den Bedarf der Honigbienen zu decken. «Die Kernaussage unserer Resultate ist, dass die Grünflächen mit der bestehenden Dichte der Bienenstöcke nicht mithalten können», sagt Casanelles Abella.
Gemäss der Empfehlung einer wissenschaftlichen Studie aus Grossbritannien sind 7.5 Bienenstöcke pro km2 ein geeigneter Grenzwert für eine nachhaltige Bienendichte. In der Schweiz wird dieser Wert jedoch nur in ländlichen Gebieten eingehalten, während die Bienenvölker in den Städten viel dichter verteilt sind und den Grenzwert häufig überschreiten. Auch wenn sie mit einer Modellrechnung eine Zunahme an Grünflächen simulierten, zeigte sich keine erhebliche Besserung. «Natürlich ist die Vergrösserung einer Grünfläche um 75 Prozent ohnehin sehr unrealistisch, aber es zeigt, dass in Wahrheit einfach nicht genügend Ressourcen vorhanden sind», sagt Casanelles Abella.
Dazu kommt, dass die Honigbienen nicht die einzigen Bestäuberinsekten in den Städten sind. «Wenn man ein System über seine Tragfähigkeit hinaus belastet, dann erschöpft man zugleich die enthaltenen Ressourcen. Dies wiederum hat dann zur Folge, dass die anderen Organismen, die von derselben Ressource leben, darunter leiden», sagt Casanelles Abella. Damit betrifft der Nahrungsmangel alle Insekten, die sich von denselben Blütenpflanzen ernähren wie die gezüchteten Honigbienen, unter anderem die Wildbienen. Von den rund 600 Wildbienenarten in der Schweiz gelten rund 45 Prozent als bedroht. Städte können eine erstaunlich grosse Artenvielfalt von Wildbienen enthalten, 164 im Fall von Zürich, zeigte unlängst eine WSL-Studie.
Zum jetzigen Zeitpunkt ist das genaue Ausmass der Konsequenzen für die Biodiversität nur schwer abzuschätzen. Die städtische Imkerei trägt zur bereits abnehmenden Wildbienenvielfalt bei, wobei die Bienen unter den kombinierten Auswirkungen aller aktuellen globalen Stressfaktoren leiden. Dazu gehören der Klimawandel, der Mangel an Blütenressourcen und Schädlinge. «Wir befinden uns in einer Phase, in der die biologische Vielfalt kontinuierlich abnimmt und die Natur bereits mit grossen Herausforderungen konfrontiert ist», sagt Casanelles Abella.
Auch Honigbienen sind Nutztiere
Laut Casanelles Abella mangelt es primär an Information und Kontrolle. «Die Menschen nehmen Honigbienen oft als wilde Tiere wahr, weil sie frei leben und sich frei bewegen. In Wirklichkeit werden sie aber gleich wie andere Nutztiere gehalten und gezüchtet. Wie für diese muss der Mensch auch für Honigbienen ein ausreichendes Futterangebot zur Verfügung stellen.»
Traditionell gesehen ist die Imkerei eine Form der Landwirtschaft, in Städten ist die Zucht von Honigbienen aber vermehrt zu einer Freizeitaktivität mutiert. Meist halten Einzelpersonen die Bienen, weil sie damit einen Beitrag zur Natur leisten möchten. Der Einstieg in die Hobby-Imkerei ist denkbar einfach, gesetzlich vorgeschrieben ist nur die Registrierung des neu angesiedelten Bienenvolks. Eine entsprechende Ausbildung wird lediglich empfohlen.
Es gibt keine Vorschriften darüber, wo und in welchem Abstand die Bienenstöcke aufgestellt werden dürfen. «Wir müssen uns eine clevere Strategie ausdenken, um die Dichte der Bienenstöcke zu kontrollieren, so wie man es auch bei anderen Nutztieren tut, ohne dabei den guten Willen der Menschen negativ zu beeinflussen», sagt Abella. Ein guter Ansatz wäre gemäss Abella die Einführung gesetzlich vorgeschriebener Mindestabstände zwischen den Bienenvölkern. Zusätzlich sollte man städtische Gebiete festlegen, die für Wildbienen besonders wertvoll sind, sowie eine bessere Überwachung der verfügbaren Blütenressourcen ermöglichen. Dazu eignet sich zum Beispiel die Verwendung von Biodiversitätskarten.
Ausserdem muss die Bevölkerung besser über die Auswirkungen der unkontrollierten Imkerei aufgeklärt werden, sodass die städtische Biodiversität nicht aus dem Gleichgewicht gerät. Städte beinhalten wichtige Habitate und können, sofern sie nachhaltig bewirtschaftet werden, massgeblich zum Erhalt der Artenvielfalt beitragen.
Originalpublikation:
Casanelles-Abella, J.; Moretti, M., 2022: Challenging the sustainability of urban beekeeping using evidence from Swiss cities. npj Urban Sustainability, 2: 3 (5 pp.). doi: 10.1038/s42949-021-00046-6

14.02.2022, Universität Basel
Spermien oder Eier? Wie Zwitterwürmer ihre Ressourcen verteilen
Für zwittrige Arten stellt sich eine fundamentale Frage: Wie viel Energie sollen sie für ihre männliche und wie viel für ihre weibliche Seite aufwenden? Plattwürmer haben darauf im Lauf der Evolution verschiedene Antworten gefunden, die direkt mit ihrem Paarungsverhalten zusammenhängen.
Viele Pflanzen und Tiere haben sowohl männliche als auch weibliche Geschlechtsorgane. Damit die Fortpflanzung gelingt und sie ihre Gene an möglichst viele Nachkommen weitergeben können, sind diese Zwitter auf beide Geschlechter angewiesen. Offen aber bleibt, wie viel Ressourcen in die männliche und die weibliche Geschlechtsfunktion fliessen sollen, um dieses Ziel bestmöglich zu erreichen.
Während diese Frage bei Pflanzen seit Längerem erforscht wird, sind entsprechende Arbeiten zu zwittrigen Tieren eher selten. Aufgrund eines Stammbaumes von 120 Plattwurm-Arten der Gattung Macrostomum konnten Evolutionsbiologen der Universität Basel nun nachvollziehen, welche Strategien die Zwitterwürmer verfolgen.
Dabei stiessen die Forscher nicht nur auf eine Lösung. «Wie die Würmer die zur Reproduktion verfügbaren Ressourcen verteilen, ist variabel», sagt der Evolutionsbiologe PD Dr. Lukas Schärer vom Departement Umweltwissenschaften der Universität Basel. «Gleichzeitig können wir die verschiedenen Strategien durch Unterschiede im Paarungsverhalten erklären.»
Bizarre Praktik
Macrostomum-Würmer kommen weltweit im Wasser und an feuchten Standorten vor. Sie sind sogenannte Simultanzwitter, also gleichzeitig männlich und weiblich. Die Würmer sind praktisch durchsichtig, sodass sich die Grösse von Hoden und Eierstöcken unter dem Mikroskop am lebenden Tier leicht messen lässt.
Viele Arten dieser Gattung paaren sich meist reziprok in einem quasi einvernehmlichen Geben und Nehmen. Einige Arten wenden aber auch eine brachiale Praktik an: Dabei rammen sie ihre nadelartigen Penisse durch die Haut des Partners, von wo die Spermien durchs Gewebe zur Eizelle kriechen. Fachleute bezeichnen dies als hypodermale Paarung. Die Forscher um Schärer konnten nachweisen, dass die Paarung durch die Haut bei den Plattwürmern im Lauf der Evolution mehrfach unabhängig voneinander entstanden ist.
Zwei Strategien
Das Paarungsverhalten hat einen erheblichen Einfluss darauf, in welche Geschlechtsausprägung eine Art im Lauf der Evolution mehr investiert, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift BMC Biology. Sie konnten zwei dominante Strategien feststellen: Bei Arten, die reziprok paaren, fliessen die Ressourcen stärker in die männlichen Geschlechtsorgane. Hingegen investieren die meisten Arten, die eine hypodermale Paarung kennen, deutlich mehr Energie in ihre weiblichen Organe.
«Das ist auf den ersten Blick überraschend», sagt Dr. Jeremias Brand, der heute am Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften forscht. «Man könnte erwarten, dass die hypodermale Paarung zu einer männlich geprägten Geschlechtsausprägung führt.» Eine solche wird erwartet, wenn die Spermien von vielen Tieren um die Befruchtung der Eizellen konkurrieren.
In reziprok paarenden Arten gibt es viele Mechanismen, die diese Spermienkonkurrenz reduzieren. Zum Beispiel, wenn Spermien von Konkurrenten verdrängt werden oder wenn der Spermienempfänger nach einer Mehrfachpaarung beeinflusst, welches Sperma zur Befruchtung kommt. Hingegen finden diese Mechanismen bei einer Besamung durch die Haut nicht statt.
Fähigkeit zur Selbstbefruchtung
Warum also investieren die Arten mit vorwiegend hypodermaler Paarung trotzdem mehr in die weibliche Seite? Dazu haben die Forscher Hypothesen entwickelt, bei der eine weitere Beobachtung eine entscheidende Rolle spielt: Wie populationsgenetische Analysen zeigen, neigen hypodermal paarenden Arten vermehrt dazu, sich selbst zu befruchten.
Dies geschieht, indem sie sich selbst Sperma in den vorderen Körperteil zu spritzen, von wo es zu den Eiern wandert. Der komplizierte Weg ist nötig, weil die Würmer zwar Zwitter sind, aber dennoch keine innere Verbindung zwischen den männlichen und weiblichen Geschlechtsorganen besitzen. Da eine Konkurrenz durch andere Spermien bei einer Selbstbefruchtung ausgeschlossen ist, haben die Arten hier mehr zu gewinnen, wenn sie ihre Energie stärker in ihre weiblichen Anlagen leiten.
Interessanterweise findet man einen ähnlichen Zusammenhang in Pflanzen. Auch hier investieren Pflanzen, die sich häufig oder sogar ausschliesslich selbst befruchten, deutlich mehr in ihre weiblichen Fortpflanzungkomponenten. Auch wenn Pflanzen und Plattwürmer sehr unterschiedlich aussehen, bestimmen dennoch gemeinsame Prinzipien ihre evolutionäre Entwicklung.
Originalpublikation:
Jeremias N. Brand, Luke J. Harmon and Lukas Schärer
Mating behavior and reproductive morphology predict macroevolution of sex allocation in hermaphroditic flatworms
BMC Biology (2022), doi: 10.1186/s12915-022-01234-1
https://doi.org/10.1186/s12915-022-01234-1

14.02.2022, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen
Konserviert im Baumharz: Bienen vor ihrer Entdeckung ausgestorben
Senckenberg-Wissenschaftlerin Dr. Mónica M. Solórzano Kraemer hat gemeinsam mit einem internationalen Team in Baumharz und Kopal eingeschlossene stachellose Bienen aus Ostafrika untersucht. In ihrer im Fachjournal „The Holocene“ veröffentlichten Studie beschreiben sie zwei neue Arten und erläutern, dass diese höchstwahrscheinlich vor ihrer Entdeckung ausgestorben sind. Die Küstenwälder, aus denen die Bienen stammen, gehören zu den am stärksten bedrohten Gebieten weltweit.
Die Wälder Ostafrikas und der Küstenwald Madagaskars gehören zu den am stärksten bedrohten Ökosystemen der Welt. Mehr als 90 Prozent des Waldes wurde dort abgeholzt; allein im Jahr 2020 gingen in Madagaskar 241 Kilohektar Baumbestand verloren. „Dennoch gelten diese Gebiete immer noch als ‚Hotspots der Artenvielfalt‘“, erklärt Dr. Mónica M. Solórzano Kraemer vom Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt und fährt fort: „Ihre Biodiversität war in der Vergangenheit aber ungleich höher – das ‚erzählen‘ uns unter anderem Insekten-Einschlüsse in versteinerten Harzen.“
Solórzano Kraemer hat mit einem Team aus Spanien (Universitat de Barcelona und Instituto Geológico y Minero de España-CSIC), den USA (University of Kansas) und Deutschland (Helmholtz-Zentrum Hereon – DESY) mehrere dieser Baumharze (sogenannte „Defaunation resin“) und Kopale untersucht. Sie fanden darin Einschlüsse von stachellosen Bienen (Meliponini) – die jüngsten waren von 2015, die ältesten etwa 3000 Jahre alt. Innerhalb der 36 untersuchten Exemplare konnten die Forschenden drei bekannte Arten identifizieren sowie zwei neue Arten
– Axestotrigona kitingae sp. nov. und Hypotrigona kleineri sp. nov. – beschreiben.
„Ostafrika und -Madagaskar sind heute stark fragmentierte Landschaften. Wir gehen daher davon aus, dass die neu entdeckten Arten heute bereits ausgestorben sind“, sagt Solórzano Kraemer und erläutert: „Meliponini-Arten reagieren sehr empfindlich auf Umweltveränderungen, da diese sozial in Kolonien lebenden Bienen auf Pollen, Nektar und Harz der sie umgebenden Flora angewiesen sind. Aus diesem Grund sowie wegen der umfassenden, vom Menschen verursachten Lebensraumveränderung in den letzten 150 Jahren in ganz Ostafrika, erscheint es unwahrscheinlich, dass die Arten noch am Leben sind.“
Die Forscher*innen sprechen in ihrer Studie von einem „versteckten Verlust“ der Biodiversität: Ein Aussterben von Arten, bevor sie in ihrer natürlichen Umgebung entdeckt und beschrieben werden konnten. „Bislang standen vor allem Einschlüsse in Bernsteinen im wissenschaftlichen Fokus. Harz und Kopale konservieren Organismen aber in vergleichbar guter Erhaltung und sind damit wichtige Werkzeuge, um den Wandel in einer Faunenzusammensetzung nachzuweisen. Sie zeigen uns, wie die Insektenwelt vor dem Beginn des Anthropozäns, des vom Menschen beeinflussten Zeitalters, aussah und sollten daher definitiv mehr Beachtung erfahren“, schließt Solórzano Kraemer.
Originalpublikation:
Solórzano-Kraemer MM, Kunz R, Hammel JU, Peñalver E, Delclòs X, Engel MS. Stingless bees (Hymenoptera: Apidae) in Holocene copal and Defaunation resin from Eastern Africa indicate Recent biodiversity change. The Holocene. February 2022. doi:10.1177/09596836221074035

15.02.2022, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
Aus den Augen, aus dem Sinn: Vergessene Arten sterben zweimal aus
Unser Zeitalter ist geprägt von einem außergewöhnlich hohen Artenverlust. Wenn das letzte Individuum stirbt, verschwinden Arten nicht nur von unserem Planeten. Sie verschwinden auch aus unserem kollektiven Gedächtnis, aus unseren Kulturen und Diskursen. Dieses Phänomen wird als „gesellschaftliches Aussterben“ beschrieben. Es ist vor allem bei Arten ausgeprägt, die bereits ausgestorben sind, die selten vorkommen oder die auf andere Weise von der Gesellschaft isoliert sind. Erfahrungen mit diesen Arten sind dann so reduziert, dass wir sie kollektiv vergessen. Forschende haben den Prozess untersucht und ihre Ergebnisse heute in der Fachzeitschrift Trends in Ecology & Evolution veröffentlicht.
Sind Arten bedroht, selten oder ausgestorben, verringern sich auch die Begegnungen und Erfahrungen, die Menschen mit ihnen machen. Das kann mit der Zeit soweit führen, dass solche Arten völlig aus dem Gedächtnis der Menschen verschwinden. Ein internationales Forschungsteam hat dieses Phänomen des gesellschaftlichen Aussterbens nun näher untersucht. Wie die Forschenden feststellten, hängt es von verschiedenen Faktoren ab, ob eine Art gesellschaftlich ausstirbt. Hierzu gehören die Ausstrahlung einer Art, ihre wirtschaftliche, kulturelle oder symbolische Bedeutung für die Gesellschaft und auch, ob und wie lange sie bereits ausgestorben ist, oder wie weit entfernt und isoliert ihr Verbreitungsgebiet von menschlichen Siedlungen und Aktivitäten liegt.
„Die meisten Arten sterben allerdings aus, ohne dass die Gesellschaft jemals von ihnen Notiz genommen hätte“, erläutert Tina Heger, Mitautorin der Studie und Wissenschaftlerin am Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB). „Das trifft beispielsweise auf viele aquatische Arten zu, die unter der Wasseroberfläche im Verborgenen leben“, ergänzt ihr Kollege Jonathan Jeschke, der ebenfalls an der Studie mitgewirkt hat. Auch viele andere Arten werden nie offiziell beschrieben, darunter insbesondere wirbellose Tiere, Pflanzen, Pilze und Mikroorganismen. Solche Lebewesen, die in der Gesellschaft gar nicht erst wahrgenommen werden, eint in der Regel, dass sie klein, kryptisch, uncharismatisch oder unzugänglich sind. Ihr Rückgang und ihr Aussterben bleiben deshalb oft unbemerkt.
Auch lebende Arten können in Vergessenheit geraten:
Vom gesellschaftlichen Aussterben können auch lebende Arten betroffen sein. Verschiedene soziale oder kulturelle Veränderungen, zum Beispiel durch die Verstädterung und Modernisierung der Gesellschaft, können unser Verhältnis zur Natur radikal verändern und zu einem kollektiven Gedächtnisverlust führen. Ein Beispiel sind Heilpflanzen: Als die traditionelle Kräutermedizin in Europa durch die moderne Medizin ersetzt wurde, führte das vermutlich zu einem Rückgang des allgemeinen Wissens über viele Heilpflanzen.
Studien, die in Gemeinden im Südwesten Chinas und bei indigenen Völkern in Bolivien durchgeführt wurden, zeichnen ein ähnliches Bild: Dort gingen das lokale Wissen über und die Erinnerung an ausgestorbene Vogelarten verloren. Die Befragten waren nicht mehr in der Lage, diese Arten zu benennen oder sich gar an ihr Aussehen und ihren Klang zu erinnern.
Und selbst wenn Arten nach ihrem Aussterben kollektiv bekannt und auffällig bleiben oder sogar populärer werden, verändert sich doch allmählich unser Bewusstsein. Die Erinnerung an diese Arten wird ungenau – auch darauf weisen die Forschenden ausdrücklich hin.
Gesellschaftliches Vergessen erschwert den Biodiversitätsschutz:
Relevant ist das vor allem dann, wenn es um den Schutz von Arten geht: Das gesellschaftliche Aussterben kann die Bemühungen um den Erhalt der biologischen Vielfalt erheblich erschweren und unsere Wahrnehmung der Umwelt beeinträchtigen. So verschiebt sich etwa die Vorstellung dessen, was wir für normal, natürlich oder gesund halten. „Ein gesellschaftliches Aussterben kann unsere Bereitschaft verringern, ehrgeizige Erhaltungsziele zu verfolgen. Es könnte zum Beispiel die öffentliche Unterstützung für Wiederansiedlungsbemühungen verringern, vor allem, wenn diese Arten nicht mehr als natürliche Bestandteile des Ökosystems in unserer Erinnerung präsent sind“, erklärt Ivan Jarić, Hauptautor der Studie und Forscher am Biologiezentrum der Tschechischen Akademie der Wissenschaften. Um dem gesellschaftlichen Aussterben entgegenzuwirken seien gezielte, langfristige Kommunikationskampagnen, Umweltbildung und Naturkundemuseen unverzichtbar, betonen die Autor*innen. Nur so ließe sich die Erinnerung an gesellschaftlich ausgestorbene Arten wiederbeleben, verbessern und erhalten.
In weiteren Untersuchungen möchten die Forschenden herausfinden, inwieweit das Phänomen auch zu einer falschen Wahrnehmung des Ausmaßes der Bedrohung der biologischen Vielfalt und der tatsächlichen Aussterberaten führt.
Originalpublikation:
Jarić, I., Roll, U., Bonaiuto, M., Brook, B.W., Courchamp, F., Firth, J.A., Gaston, K.J., Heger, T., Jeschke, J.M., Ladle, R.J., Meinard, Y., Roberts, D.L., Sherren, K., Soga, M., Soriano-Redondo, A., Veríssimo, D. und Correia, R.A. (2022). Societal extinction of species. Trends in Ecology and Evolution.
https://doi.org/10.1016/j.tree.2021.12.011

15.02.2022, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen
2021 wurden 296 Arten von Senckenberg-Forschenden neu entdeckt oder taxonomisch revidiert
Senckenberg-Wissenschaftler*innen von elf Forschungs-Standorten haben im zurückliegenden Jahr 296 Arten neu beschrieben. Dabei stammen nicht alle Neuentdeckungen von Forschungsreisen oder Exkursionen; auch in vermeintlich bekannten Sammlungsschränken gab es immer wieder Überraschungen – sei es wegen der Revisionen ganzer Gattungen oder wegen des Einsatzes neuer Analysemethoden. Den Hauptanteil der „neuen“ Arten stellen landlebende, rezente Tiere und Pflanzen – unter ihnen befindet sich ein „hessischer“ Frosch aus Myanmar.
Mit einer Körpergröße von 27 bis 33 Millimetern ist Phrynoglossus myanhessei ein sehr kleiner Frosch. Die bodenbewohnende Amphibie lebt in Feuchtgebieten Myanmars und ist dabei nicht wählerisch: Man findet sie in überschwemmten Reisfeldern, Wiesen und Auwäldern sowie am Ufer von wassergefüllten Spurrillen und Straßengräben. „Schon im Juni 2017 begegnete der Frosch unserem seit mehreren Jahren in Myanmar tätigen Herpetologen Gunther Köhler“, erzählt Prof. Dr. Andreas Mulch, Direktor des Senckenberg Forschungsinstituts und Naturmuseums Frankfurt und fährt fort: „Aufgrund seiner äußerlichen Ähnlichkeit wurde er damals aber noch der weitverbreiteten Art Phrynoglossus martensii zugerechnet. Erst später fiel auf, dass diese Tiere völlig anders quaken als die Frösche aus Myanmar. Eine vergleichende morphologische und molekulargenetische Analyse bestätigte, dass es sich bei den Populationen in Myanmar um eine noch unbeschriebene, also für die Wissenschaft neue Tierart handelte.“ Köhler und ein internationales Team beschrieben die Art daher im Februar vergangenen Jahres neu und gaben ihm den Namen Phrynoglossus myanhessei. „Myan“, weil der Frosch, soweit bekannt, in Myanmar endemisch ist, der zweite Teil des Namens, „hessei“ wurde in Anerkennung der langjährigen Unterstützung und Finanzierung der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung durch das Bundesland Hessen gewählt.
Der winzige Frosch ist eine von insgesamt 296 Arten, die von Senckenberger*innen im vergangenen Jahr neu beschrieben wurden. 208 dieser Arten sind rezent, 88 bereits ausgestorben und nur als Fossil überliefert. Insgesamt leben oder lebten 210 der Tiere und Pflanzen an Land, vier im Süßwasser und 82 in den Weltmeeren. Das Gros der neuen Arten (114) stammt aus Europa, darauf folgen Asien (73) sowie Afrika (41); die restlichen Tiere und Pflanzen wurden in der Antarktis, in Süd- und Nordamerika sowie in den Weltmeeren gefunden. Unter letztgenannten befindet sich auch eine seltene neue Austernart aus Malaysia. Die als Crassotrea (Magallana) saidii neu beschriebene Art wurde von Senckenberg-Meeresforscherin Dr. Julia Sigwart im Rahmen eines Forschungsprojektes mit Wissenschaftler*innen der Universiti Putra entdeckt, das darauf abzielt, die Austernpopulation im Süden der Malaiischen Halbinsel zu vergrößern. Obwohl die Auster lokalen Fischer*innen schon seit den 1860er-Jahren bekannt war, wurde sie bis zu Sigwarts Neubeschreibung anhand einer DNA-Untersuchung von der Wissenschaft zu einer ähnlichen, häufig vorkommenden Art gezählt.
„Die Taxonomie und die mehr als 40 Millionen Objekte der wissenschaftlichen Sammlungen bilden die Grundlage für unsere Forschung bei Senckenberg. Jede der neuentdeckten Arten hilft uns, die Natur und ihre Zusammenhänge, das System Erde-Mensch, besser zu verstehen und zu erhalten – zu unser aller Wohlergehen“, schließt Mulch.
Originalpublikation:
Köhler G, Vargas J, Than NL, Schell T, Janke A, Pauls SU, Thammachoti P (2021) A taxonomic revision of the genus Phrynoglossus in Indochina with the description of a new species and comments on the classification within Occidozyginae (Amphibia, Anura, Dicroglossidae). Vertebrate Zoology 71: 1-26. https://doi.org/10.3897/vz.71.e60312
Sigwart, J.D., Wong, N.L.W.S. & Esa, Y. Global controversy in oyster systematics and a newly described species from SE Asia (Bivalvia: Ostreidae: Crassostreinae). Mar. Biodivers. 51, 83 (2021). https://doi.org/10.1007/s12526-021-01203-x

16.02.2022, Eberhard Karls Universität Tübingen
Orang-Utans zeigen Voraussetzungen für das Arbeiten mit Steinwerkzeugen
Bei Verhaltensexperimenten setzten Zoobewohner spontan scharfe Steine ein – Verhalten vermutlich sehr früh in der Evolution angelegt
Die grundlegenden Fähigkeiten zum Einsatz von Steinwerkzeugen könnten unter Primaten sehr viel weiter verbreitet sind als bisher angenommen: Eine Studie der Universität Tübingen, des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und der Universität Barcelona zeigt, dass Orang-Utans ohne vorheriges Training spontan in der Lage sind, scharfe Steine als Schneidewerkzeuge zu erkennen und einzusetzen. In dieser Hinsicht wären sie sogar Schimpansen überlegen, die dem Menschen näher verwandt sind, aber in entsprechenden Experimenten nicht diese Fähigkeit gezeigt hatten. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift PLOS ONE veröffentlicht.
Die Ergebnisse seien ein weiteres Puzzleteil zu den technologischen Ursprüngen unserer Spezies, sagen Studienleiter Dr. Alba Motes-Rodrigo und Dr. Claudio Tennie. Im Rahmen des EU-geförderten STONECULT-Projekts hatte das Forschungsteam Tests mit fünf untrainierten Orang-Utans in zwei verschiedenen europäischen Zoos durchgeführt. Den Orang-Utans wurden mit Futter gefüllte Puzzleboxen vorgesetzt und auch scharfe Steinabschläge angeboten. Bei ihren Versuchen, die Boxen zu öffnen, nutzte ein Orang-Utan die scharfen Steinabschläge als Werkzeuge zum Öffnen der Puzzlebox. Zudem stellten Sie selbst scharfe Steinabschläge her, indem sie Steine auf einen harten Untergrund schlugen, benutzten diese aber nicht weiter.
Die Herstellung und Verwendung scharfer Steinwerkzeuge gilt als eine der wichtigsten Innovationen in der Evolution unserer Spezies. Sie ermöglichte unseren homininen (urmenschlichen) Vorfahren, nährstoffreiche Nahrungsmittel in ihre Ernährung einzubeziehen, zudem ließen sich so möglicherweise weitere Werkzeuge herstellen und bearbeiten.
Die Forschung geht davon aus, dass sich die systematische Herstellung und Verwendung von solchen Steinwerkzeugen aus einer Reihe einfacher, grundlegender Verhaltensweisen und Fähigkeiten entwickelt hat: Um Steinwerkzeuge herstellen zu können, mussten Urmenschen, sog. Hominine, in der Lage sein, einen geeigneten Stein gegen einen anderen oder gegen eine harte Oberfläche zu schlagen, um scharfe Stücke (Steinabschläge) abzutrennen. Um einen solchen Abschlag wiederum als Werkzeug einzusetzen, mussten sie scharfe Steinkanten als potenzielle Werkzeuge erkennen und diese bearbeiten können.
Die Ergebnisse der aktuellen Studie zeigen, dass diese Voraussetzungen – die Verwendung scharfer Steine als Schneidewerkzeuge und die Fähigkeit, einen Stein so gegen harte Oberflächen zu schlagen, dass scharfe Steinstücke entstehen – bei Orang-Utans vorhanden sind. Eine frühere Studie war davon ausgegangen, dass dies nur möglich sei, wenn diese Tätigkeiten vorher von Menschen demonstriert wurden.
„Allerdings kombinierten die Orang-Utans der Studie diese Fähigkeiten nicht, um eigene Steinwerkzeuge herzustellen und einzusetzen“, sagt Motes-Rodrigo. „Auch nicht, nachdem Menschen dies demonstriert hatten. Diese Fähigkeit zur Kombination scheinen nur Hominine besessen zu haben.“
Originalpublikation:
Alba Motes-Rodrigo, Shannon P. McPherron, Will Archer, R. Adriana Hernandez-Aguilar and Claudio Tennie: Experimental investigation of orangutans lithic percussive and sharp stone tool behaviours, PLOS ONE, https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journalpone.0263343

16.02.2022, Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Wo wilde Honigbienen überleben
In Nordspanien nutzen wilde Honigbienen hohle Strommasten als Nisthöhlen. Sie können dort den Winter umso besser überleben, je mehr naturnahe Areale die Umgebung bietet.
Bis vor kurzem hielt es die Fachwelt für unwahrscheinlich, dass die Honigbiene in Europa bis heute als Wildtier überlebt hat. Doch inzwischen konnten die Biologen Benjamin Rutschmann und Patrick Kohl von der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) nachweisen, dass es in der Region Galicien im Nordwesten von Spanien noch wilde Honigbienen gibt.
Wo man ihre Nester finden kann und unter welchen Bedingungen die Bienen dort überleben können, beschreiben die Forscher in Biological Conservation, einer Fachzeitschrift für Naturschutzbiologie.
136 Quadratkilometer nach Strommasten abgesucht
Rutschmann und Kohl sind Doktoranden am JMU-Lehrstuhl für Tierökologie und Tropenbiologie in der Arbeitsgruppe von Professor Ingolf Steffan-Dewenter.
Sie starteten ihre Studien im Oktober 2019 in Galicien auf Anregung ihres spanischen Kollegen Alejandro Machado. Dieser hatte Honigbienenschwärme beobachtet, die das Innere hohler Strommasten bezogen und sich dort scheinbar gut entwickelten. Um herauszufinden, ob hinter diesen Einzelbeobachtungen etwa eine ganze Population wildlebender Bienenvölker steckte, suchten die Forscher zwei Wochen lang ein 136 Quadratkilometer großes Gebiet nach hohlen Strommasten ab.
„214 Masten haben wir entdeckt“, so Rutschmann. In jedem schauten die Forscher nach, ob ein Honigbienenvolk darin lebte. „Im ersten Jahr unserer Untersuchung fanden wir 29 Völker.“ Bei einem zweiten Besuch im März 2020 stellten sie fest, dass 17 dieser Völker den Winter überlebt hatten – „obwohl sie weder gefüttert noch gegen Parasiten behandelt worden waren.“
Galicische Honigbienen sind keine importierten Rassen
Nun hätte es sein können, dass es sich bei den wildlebenden Honigbienenvölkern um solche handelte, die von Imkern importiert wurden und später verwilderten. In Deutschland, so Rutschmann, wurde auf diese Weise die einheimische Honigbienenunterart (Apis mellifera mellifera) schon vor langer Zeit von importierten Unterarten verdrängt, allen voran von der Carnica-Biene (A. m. carnica).
Doch in Galicien war dies nicht der Fall. Das fanden die JMU-Forscher durch die Analyse der Flügelvenenmuster heraus. Sie entdeckten dort ausschließlich Völker der iberischen Honigbiene Apis mellifera iberiensis. Somit ist denkbar, dass die Honigbiene in Spanien bis heute durchgehend sowohl als Wildtier wie auch als Nutztier existiert hat. „Ob die von uns untersuchte Population auf Dauer stabil sein kann, müssen jedoch weitere Beobachtungsjahre zeigen“, so Kohl.
Erstmals Daten zu Überlebensraten
„Nach zwei Studienjahren und insgesamt 52 beobachteten Bienenvölkern sehen wir, dass immerhin 40 Prozent der Völker den Winter überleben“, berichtet Alejandro Machado, der selbst in der Region lebt. Damit liefert das Team um die Würzburger Biologen erstmals Daten zu den Überlebensraten von wildlebenden Honigbienenvölkern in Europa.
Eine Analyse der Landschaft rund um die Strommasten zeigte, dass das Überleben der untersuchten Honigbienen stark davon abhängt, wie naturnah die Umgebung ist. Gibt es in der Nähe der Strommasten Busch- und Heideland oder Wälder, überleben sehr viel mehr Bienenvölker den Winter als dort, wo die Strommasten mitten in intensiv bewirtschafteten Feldern stehen.
Für Bienenvölker, die zu mehr als 50 Prozent von naturnahen Lebensräumen umgeben sind, zeigte sich, dass mindestens jedes zweite Volk den Winter überstand. Dagegen ging in Landschaften mit weniger als 25 Prozent naturnahem Lebensraum und entsprechend magerem Angebot an Nahrung die Überlebenswahrscheinlichkeit gegen Null.
Krasse landschaftliche Gegensätze in Galicien lieferten Erkenntnisse
In Galicien beeindruckte der krasse Gegensatz zwischen zusammenhängenden naturnahen Flächen ohne oder mit traditionell extensiver Nutzung (Heidegebiete, Niederwald) und großen Flächen intensivster Landwirtschaft mit hohem Pestizid -und Düngereintrag.
„Dieser starke Kontrast zwischen Quasi-Natur und Agrarwüste ermöglichte überhaupt erst unsere Erkenntnis, dass der Landschaftskontext eine so große Rolle für das Überleben der Honigbienen spielt“, so Rutschmann.
Die Studie zeigt, von welcher grundlegenden Bedeutung die flächendeckende Erhaltung extensiver Landnutzungsformen oder die Wiederherstellung von naturnahen Landschaftsbestandteilen wie Hecken für den Insektenschutz sind. „Ohne ausreichend Nist- und Nahrungshabitate werden den Insekten auch der Stopp des Pestizideinsatzes oder das Abbremsen des Klimawandels nicht helfen“, resümiert Kohl.
Originalpublikation:
Semi-natural habitats promote winter survival of wild-living honeybees in an agricultural landscape. Benjamin Rutschmann, Patrick L. Kohl, Alejandro Machado, Ingolf Steffan-Dewenter. Biological Conservation, Januar 2022, https://doi.org/10.1016/j.biocon.2022.109450

17.02.2022, NABU
NABU bittet Autofahrer um Vorsicht: Kröten und Frösche sind unterwegs
Amphibienwanderung ist gestartet
Helfer für die Krötenzäune gesucht
Der bisher eher milde Winter lockt Frösche, Kröten, Molche und Unken in vielen Regionen Deutschlands besonders früh aus ihren Winterquartieren. „Sobald es nachts mehr als fünf Grad Celsius warm wird, kommt bei ihnen Hochzeitsstimmung auf. Die Tiere begeben sich zu ihren Laichgewässern, um sich zu paaren“, sagt Sascha Schleich, Sprecher des NABU-Bundesfachausschusses Feldherpetologie und Ichthyofaunistik. „Dabei werden leider jedes Jahr viele Tiere auf unseren Straßen getötet.“
Der NABU bittet darum Autofahrerinnen und Autofahrer, auf Amphibienwanderstrecken höchstens 30 Stundenkilometer zu fahren.
Das könnte vielen Tieren das Leben retten. Denn sie sterben nicht nur durch Überfahren, sondern auch wenn Fahrzeuge sehr schnell unterwegs sind. „Große Geschwindigkeit erzeugt einen so hohen Luftdruck, dass die inneren Organe von Fröschen, Kröten und Molchen platzen oder durch den Mund nach außen gestülpt werden. Die Tiere verenden qualvoll“, so Schleich. Vorsichtiges Fahren ist auch wegen der vielen freiwilligen Helferinnen und Helfer wichtig, die im Einsatz sind. Schleich: „Warnschilder und Tempolimits müssen unbedingt beachtet werden, auch weil die Einsätze in der Dämmerung stattfinden. Dann sind die meisten Tiere unterwegs.“ Der Höhepunkt der Wanderungen wird aufgrund der regional sehr schwankenden Temperaturen erst in einigen Wochen erreicht.
Seit vielen Jahren kämpfen Naturschützer gegen den Amphibientod an unseren Straßen. Sie stellen Fangzäune auf, tragen Kröten über die Straße und legen Ersatzlaichgewässer an. Für diese ehrenamtliche Arbeit sind zahlreiche Helferinnen und Helfer nötig. Der NABU informiert darum unter www.NABU.de/Kroetenwanderung über das bundesweite Wandergeschehen. Dort gibt es neben aktuellen Meldungen über besondere Ereignisse und seltene Arten auch eine bundesweite Datenbank, die über den Standort von Krötenzäunen und Aktionen informiert. Wer mithelfen möchte, findet hier Einsatzmöglichkeiten.

17.02.2022, Leibniz-Institut zur Analyse des Biodiversitätswandels
Saugende Tausendfüßer: unabhängige Evolution einer komplexen Saugpumpe in Gliederfüßern
Ob nektarsaugende Schmetterlinge oder blutsaugende Mücken – die Aufnahme flüssiger Nahrung ist für viele Insekten und andere Gliederfüßer schon lange bekannt. Ein Forschungsteam aus Deutschland und der Schweiz unter Leitung des LIB und der Universität Bonn zeigt nun: Auch Tausendfüßer nutzen eine Saugpumpe, um flüssige Nahrung aufzunehmen. Die Saugpumpe hat sich somit unabhängig voneinander in verschiedenen Organismengruppen über mehrere 100 Millionen Jahre entwickelt. Dabei sind verblüffend ähnliche biomechanische Lösungen zur Aufnahme von flüssiger Nahrung in weitentfernten Tiergruppen entstanden. Die Ergebnisse sind in Science Advances erschienen.
Tausendfüßer zählen ebenso wie Insekten, Krebs- oder Spinnentiere zur megadiversen Gruppe der Gliederfüßer (Arthropoden). Während für Insekten und Spinnentiere die flüssigkeitsbasierte Ernährung weitverbreitet und beschrieben ist, wurde bislang nur vermutet, dass auch einige Tausendfüßer sich von flüssiger Nahrung ernähren. Ein Team um die Wissenschaftler Leif Moritz (Leibniz-Institut zur Analyse des Biodiversitätswandels, Universität Bonn), Dr. Thomas Wesener (Leibniz-Institut zur Analyse des Biodiversitätswandels) und Prof. Dr. Alexander Blanke (Universität Bonn) untersuchte nun die Köpfe von Vertretern der artenarmen und exotischen Colobognatha.
Mit Hilfe von hochauflösender Tomographie sowie histologischen Methoden und Elektronenmikroskopie entdeckten die Forschenden in allen neun untersuchten Tausendfüßerarten eine Saugpumpe, die denen von Insekten auffallend ähnelt. Sie besteht aus einer Kammer, die durch starke Muskeln geweitet werden kann. „Zusammen mit den stark abgewandelten, ausfahrbaren Mundwerkzeugen ermöglicht die Saugpumpe diesen Tausendfüßern, mehr oder weniger flüssige Nahrung einzusaugen“, erklärt Leif Moritz, Doktorand an der Universität Bonn und am LIB.
Damit konnte das Forschungsteam zeigen, dass die funktionellen Werkzeuge für eine Ernährung mit flüssigen Nährstoffen in allen großen Untergruppen der Gliederfüßer mehrmals unabhängig voneinander entstanden sind. „Die biomechanisch-morphologischen Ähnlichkeiten zwischen den Organismengruppen machen deutlich, wie stark Selektion wirken kann, sobald eine Nahrungsquelle auch nur einen leichten evolutiven Vorteil bringt“, führt Alexander Blanke, Leiter der Arbeitsgruppe für evolutionäre Morphologie an der Universität Bonn aus.
Die Studie liefert außerdem Erkenntnisse, um die Entstehung von Artenvielfalt besser zu verstehen. Denn im Gegensatz zu den sehr artenreichen saugenden Insekten mit über 400.000 Spezies, umfasst die Gruppe der Colobognatha-Tausendfüßer nur etwa 250 Arten. „Die flüssigkeitsbasierte Ernährung allein ist folglich keine allgemeine Triebkraft für Artenreichtum“, ergänzt Thomas Wesener, Leiter der Sektion Myriapoda am LIB. Da diese Tausendfüßer meist auf feuchte Lebensräume angewiesen sind und nicht fliegen können, scheinen ihre Ausbreitungsmöglichkeiten begrenzt, und sie sind anfälliger für Umweltveränderungen. „Die heutigen saugenden Tausendfüßer sind vermutlich eine Reliktgruppe und das Überbleibsel einer einst viel größeren Vielfalt“, vermutet Alexander Blanke.
Originalpublikation:
Moritz L., Borisova E., Hammel J.U., Blanke A., Wesener T. (2022) A previously unknown feeding mode in millipedes and the convergence of fluid feeding across arthropods. Science Advances, Volume 8, Issue 7
doi: 10.1126/sciadv.abm0577
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm0577

17.02.2022, Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (IZW) im Forschungsverbund Berlin e.V.
Erhalt des nördlichen Breitmaulnashorns: BioRescue-Konsortium produziert zwei weitere Embryonen
In zwei Eingriffen und nachfolgenden Prozeduren zwischen Oktober 2021 und Februar 2022 erzeugte das BioRescue-Konsortium zwei neue Embryonen des nördlichen Breitmaulnashorns. Die Gesamtzahl der Embryonen erhöhte sich dadurch auf 14. Im Oktober und Januar entnahm das Team in der Ol Pejeta Conservancy in Kenia Eizellen vom nördlichen Breitmaulnashorn Fatu; diese wurden anschließend im Avantea-Labor in Italien zur Reifung gebracht und mit aufgetautem Sperma des bereits verstorbenen Bullen Angalifu befruchtet. Die Embryonen wurden im November 2021 und Februar 2022 kryokonserviert und stehen nun bereit, in naher Zukunft in Leihmütter des südlichen Breitmaulnashorns transferiert zu werden.
Die Eingriffe im Oktober 2021 und Januar 2022 in Ol Pejeta waren die siebte und achte erfolgreiche Eizellentnahme bei nördlichen Breitmaulnashörnern durch das Team aus Wissenschaftler:innen und Naturschützer:innen von Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW), Safari Park Dvůr Králové, Kenya Wildlife Service, Wildlife Research and Training Institute, Avantea, Universität Padua und Ol Pejeta Conservancy. In den acht Prozeduren seit 2019 konnte das Team insgesamt 119 Eizellen von Fatu und ihrer Mutter Nájin entnehmen – daraus entstanden insgesamt 14 Embryonen. Da diese Embryonen ausschließlich aus Fatus Eizellen erzeugt werden konnten, beschloss BioRescue nach einer ethischen Risikobewertung im Jahr 2021, die Eizellenentnahmen bei Najin einzustellen.
Nach den jüngsten Eizellentnahmen wurden die Oozyten zur Reifung, Befruchtung, Embryoentwicklung und Kryokonservierung in das Avantea-Labor in Cremona, Italien, geflogen. Die Spezialist:innen von Avantea befruchteten die Eizellen mit dem kryopräservierten Sperma des bereits verstorbenen Nördlichen Breitmaulnashornbullen Angalifu. Insgesamt gibt es nun 11 Embryonen von Fatu und Suni, sowie 3 Embryonen von Fatu und Angalifu. Alle 14 Embryonen – derzeit die einzige Chance auf Nachwuchs und damit für den Erhalt der nördlichen Breitmaulnashörner – sind in flüssigem Stickstoff für zukünftige Embryotransfers eingelagert.
Eine höhere Anzahl von Embryonen erhöht die Chancen, dass ein nördliches Breitmaulnashornkalb zur Welt kommt. Das Konsortium beabsichtigt, die Eizellentnahmen aus Fatu und die Entwicklung von Embryonen regelmäßig zu wiederholen, solange dies unter Berücksichtigung des Wohlergehens von Fatu und der Erfolgschancen machbar und verantwortungsvoll ist. Das Team stellt durch regelmäßige ethische Risikobewertungen sicher, dass sowohl Tierwohl als auch Risiken angemessen berücksichtig werden und führt diese vor jedem BioRescue-Einsatz unter der Leitung des Ethics Laboratory for Veterinary Medicine, Conservation and Animal Welfare der Universität Padua durch.

18.02.2022, Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung
Fische und Tintenfische im zentralen Arktischen Ozean gefunden
Forschende weisen unerwartete Arten unter dem Eis der Arktis nach
Einzelne Exemplare von Kabeljau und Tintenfisch kommen viel weiter nördlich vor als bisher angenommen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der internationalen MOSAiC-Expedition mit dem Forschungseisbrecher Polarstern haben Fische und Tintenfische in tiefem Wasser mitten im Arktischen Ozean gefunden. Die Ergebnisse der Universität Stockholm, des Alfred-Wegener-Instituts und weiterer Forschender des EFICA-Konsortiums werden heute in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.
Eine große Überraschung erlebten die Fischbiologinnen und Fischbiologen im Team Ökosysteme auf der MOSAiC-Expedition: Sie fingen durch ein Loch im Meereis vier große Fische. Fast ungläubig waren sie, als sie erkannten, dass es sich bei drei der Fische um Atlantischen Kabeljau handelte, eine Raubfischart, die eigentlich nicht so weit im Norden leben sollte und als Küstenfisch schon gar nicht in einem vier Kilometer tiefen Meeresbecken, das mehr als 500 Kilometer von jeder Küste entfernt ist. Die Forschenden des EFICA-Konsortiums (European Fisheries Inventory in the Central Arctic Ocean) nahmen an MOSAiC teil, um die allererste Inventur der Fischbestände in der Zentralarktis durchzuführen.
Während der 3170 Kilometer langen Drift sammelten sie dafür auch einen einzigartigen hydroakustischen Datensatz mit dem Fischerei-Echolot der Polarstern. Er zeigt, dass Zooplankton und kleine Fische in der 200-600 Meter tiefen atlantischen Wasserschicht des Amundsenbeckens in einer sogenannten tiefen Streuschicht (Deep Scattering Layer – DSL) gehäuft vorkommen. Mit einer Tiefseekamera, die unter dem Meereis angebracht wurde, entdeckten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen außerdem, dass große Kalmare (Gonatus fabricii) und Leuchtsardinen (Benthosema glaciale) viel weiter nördlich vorkommen als bisher bekannt.
Der auf der MOSAiC-Expedition in der Zentralarktis gefangene Atlantische Kabeljau stammte aus norwegischen Laichgründen und hatte bis zu sechs Jahre lang in arktischen Wassertemperaturen (-1 bis 2 °C) gelebt, wie spätere Laboranalysen am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) in Bremerhaven zeigten. Der Fisch bevorzugte die atlantische Wasserschicht, eine etwas wärmere Wassermasse (0-2 °C), die weit in das arktische Becken hineinreicht. „Selbst wenn der Atlantische Kabeljau keinen eigenen zentralen arktischen Bestand hat, zeigt diese Untersuchung, dass er überleben kann. Eine kleine Anzahl von Individuen scheint genug Nahrung zu finden, um über längere Zeit zu überleben“, sagt Pauline Snoeijs Leijonmalm, Koordinatorin des EFICA-Konsortiums und Professorin für Meeresökologie an der Universität Stockholm.
Neue Erkenntnisse über die Funktionsweise des pelagischen Nahrungsnetzes
Die Studie fügt dem pelagischen Nahrungsnetz des zentralarktischen Ökosystems somit eine neue trophische Ebene hinzu – die der großen Raubfische und Kalmare. Zusammen mit den kleineren Fischen in der DSL trägt die kontinuierliche Einwanderung größerer atlantischer Fische zur potenziellen Nahrung für Säugetiere bei, da Robben und Walrosse bis in die atlantische Wasserschicht abtauchen können.
„Die Verfügbarkeit von kleinen und sogar einigen größeren Fischen in der atlantischen Wasserschicht könnte erklären, warum Robben, Walrosse und Eisbären sogar am Nordpol zu finden sind. Sowohl Fische als auch Säugetiere sind sehr selten, aber sie sind da“, berichtet der AWI-Biologe Dr. Hauke Flores, der die Durchführung der EFICA-Feldarbeit während der MOSAiC-Expedition koordinierte. „Die Untersuchung der Fisch- und Tintenfischbestände über ein ganzes Jahr im zentralen Arktischen Ozean war eine einzigartige Gelegenheit. Wir sind den Mitgliedern der Ökosystemteams auf den fünf Etappen der Expedition, den vielen freiwilligen ‚Anglern‘, Eisbärenwächtern und Besatzungsmitgliedern sehr dankbar für ihren Einsatz bei bis zu minus 30 °C. Ohne ihre Unterstützung wäre dieser einzigartige Datensatz niemals möglich gewesen“, fügt Hauke Flores hinzu.
Keine nutzbaren Fischbestände
Auf der Grundlage ihrer wissenschaftlichen Ergebnisse kommen die Autoren des neuen Artikels in Science Advances zu dem Schluss, dass es – zumindest im eurasischen Becken – weder heute noch in naher Zukunft nutzbare Fischbestände gibt. „Dies war zu erwarten, da der zentrale Arktische Ozean sehr niedrige Nährstoffkonzentrationen und eine sehr geringe biologische Produktivität aufweist. Selbst wenn mit dem Wasserzufluss aus dem Atlantik mehr atlantische Fische und deren Beutetiere eingeschleppt würden, ist die Kapazität des Ökosystems der Zentralarktis, größere Fischbestände zu ernähren, zweifellos sehr begrenzt“, sagt Pauline Snoeijs Leijonmalm. Sie betont, dass es von großer Bedeutung ist, dass dieses empfindliche, aber voll funktionsfähige Ökosystem ähnlich wie die Antarktis einen robusten internationalen Schutz erhält.
Internationales Abkommen verhindert kommerzielle Fischerei
Die globale Erwärmung trifft die arktische Region härter als den Rest der Welt, und Klimamodelle sagen voraus, dass die Öffnung des zentralen Arktischen Ozeans für nicht eisbrechende Schiffe nur noch eine Frage von Jahrzehnten ist. Da der größte Teil des Gebiets aus Hochseegewässern besteht – internationalen Gewässern außerhalb der nationalen Gerichtsbarkeit – werden mögliche zukünftige menschliche Aktivitäten hier auf nationaler und internationaler politischer Ebene diskutiert.
„Normalerweise geht die Ausbeutung neu zugänglicher natürlicher Ressourcen der wissenschaftlichen Forschung und dem Aufbau eines nachhaltigen Managements voraus, und international gemeinsam genutzte Fischbestände auf hoher See sind besonders anfällig für Überfischung“, sagt Pauline Snoeijs Leijonmalm.
Im Sinne des Vorsorgeprinzips haben Kanada, China, Grönland (Königreich Dänemark), Island, Japan, Norwegen, Russland, Südkorea, die USA und die Europäische Union das Übereinkommen zur Verhinderung der unregulierten Hochseefischerei im zentralen Arktischen Ozean (CAO) ausgehandelt, das am 25. Juni 2021 in Kraft trat. Die zehn Partner des Abkommens werden in Kürze ein großes gemeinsames wissenschaftliches Forschungs- und Überwachungsprogramm starten, um neue Daten über Fischbestände und das Ökosystem im zentralen Arktischen Ozean zu sammeln. Die EU hat diese Arbeit bereits aufgenommen, indem sie die Ökosystemforschung des EFICA-Konsortiums auf der MOSAiC-Expedition (2019-2020) und die Synoptic Arctic Survey-Expedition mit dem schwedischen Eisbrecher Oden (2021) finanziert. Die neue Veröffentlichung in Science Advances ist die erste wissenschaftliche Arbeit, die neue Felddaten im Zusammenhang mit dem Abkommen präsentiert.
„Dieses Abkommen verhindert für mindestens 16 Jahre jegliche kommerzielle Fischerei und stellt die Wissenschaft an die erste Stelle, indem es wissenschaftliche Bewertungen des Zustands und der Verbreitung möglicher Fischbestände im zentralen Arktischen Ozean und des sie unterstützenden Ökosystems gewährleistet – eine kluge politische Entscheidung und ein guter Anfang auf dem Weg zu einem umfassenden Schutz“, sagt Pauline Snoeijs Leijonmalm.
Originalpublikation:
Pauline Snoeijs-Leijonmalm, Hauke Flores, Serdar Sakinan, Nicole Hildebrandt, Anders Svenson, Giulia Castellani, Kim Vane, Felix C. Mark, Céline Heuzé, Sandra Tippenhauer, Barbara Niehoff, Joakim Hjelm, Jonas Hentati Sundberg, Fokje L. Schaafsma, Ronny Engelmann & the EFICA-MOSAiC Team: Unexpected fish and squid in the central Arctic deep scattering layer. Science Advances (2022).

18.02.2022, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Bestäubung durch Vögel kann von Vorteil sein
Warum haben einige Pflanzenarten in ihrer Evolution den Bestäuber gewechselt? Ein internationales Forscherteam der Universitäten Bonn und der Xi’an Jiaotong-Liverpool University Suzhou (China) hat die Reproduktionssysteme von drei Schwesterartpaaren untersucht, bei denen die eine Art von Insekten und die andere von Kolibris bestäubt wird. Dabei wurden Mechanismen entdeckt, die den Wechsel von Insekten- zu Vogelbestäubung erklären. Die Studie ist nun im Journal „Ecology and Evolution“ erschienen.
Bei der Bestäubung von Blütenpflanzen haben sich verschiedene Strategien herausgebildet. Dabei spielt die Häufigkeit und die Effizienz des Blütenbesuchers eine Rolle. Hier gibt es große Unterschiede zwischen den verschiedenen Tiergruppen. Weltweit sind Insekten, besonders Bienen, die häufigsten Bestäuber. Bienen haben meist recht kleine Aktivitätsradien während andere Bestäubergruppen wie Kolibris deutlich größere Strecken fliegen. “Man ging bisher davon aus, dass Pflanzen dann ihre Bestäubergruppe von Bienen zu Kolibris wechseln, wenn die Aktivität und damit die Bestäubungseffizienz von Bienen zu gering oder zu unvorhersehbar ist, zum Beispiel im Hochgebirge”, sagt Privatdozent Dr. Stefan Abrahamczyk vom Nees-Institut für Biodiversität der Pflanzen an der Universität Bonn. Etwa in Nebelwäldern tropischer Hochgebirge ist es für Bienen häufig zu feucht beziehungsweise zu kalt.
Warum gibt es allerdings Pflanzen in Regionen mit großer Bienenvielfalt und -Häufigkeit, die trotzdem zu Bestäubern wie Kolibris, Fledermäusen oder sogar kleinen, bodenlebenden Säugetieren wie Mäuseartige, Lemuren oder Honigbeutler gewechselt haben? In der aktuellen Studie haben Dr. Abrahamczyk und seine Kolleginnen und Kollegen gezeigt, dass die Gründe für den evolutionären Wechsel von Bestäubergruppen deutlich komplexer sind als bisher gedacht. Wenn im Laufe der Evolution aus einer Ursprungsart zwei neue entstehen, weil das Verbreitungsgebiet etwa durch Gebirgsauffaltung oder eine Eiszeit geteilt wird, dann nennt man die beiden neu entstandenen Arten ein Schwesterartenpaar.
Die Forscher analysierten drei Schwesterartenpaare aus unterschiedlichen Pflanzenfamilien hinsichtlich ihrer Reproduktionsstrategien. Eine Schwesterart ist jeweils kolibribestäubt und die andere bienenbestäubt. Alle Arten gingen aus bienenbestäubten Vorfahren hervor und kommen in Gebieten in Nordamerika vor, die sich durch große Vielfalt und Häufigkeit von Bienen auszeichnen. Mittels einer Reihe von Bestäubungsexperimenten stellte sich heraus, dass alle kolibribestäubten Arten einen deutlich höheren Samenansatz hatten und die Samen über eine deutlich höhere Keimungsrate verfügten, wenn sie aus einer Bestäubung mit Pollen eines anderen Pflanzenindividuums derselben Art hervorgegangen sind.
“Aus diesen Ergebnissen lässt sich schließen, dass sich Kolibribestäubung in den Populationen bienenbestäubter Arten entwickelt hat, die besonders stark auf Fremdbestäubung angewiesen sind, sich also nicht selbstbefruchten können”, sagt Abrahmamczyk. Durch ihren größeren Aktivitätsradius im Vergleich zu Bienen und ihren häufigen Wechsel zwischen verschiedenen Pflanzenindividuen der gleichen Art können Kolibris besonders Pflanzen, die sich nicht selbst befruchten, deutlich effektiver bestäuben als Bienen.
Bienen besuchen häufig zuerst alle offenen Blüten an einer Pflanze, bevor sie zur nächsten fliegen. Dadurch fördern Bienen hauptsächlich Selbstbestäubung. Gegenüber Kolibris haben die Bienen noch einen anderen Nachteil: Sie putzen sich intensiv während des Fluges und deponieren den ausgekämmten Pollen in ihren Pollenhöschen, um ihn an ihre Larven zu verfüttern. Dadurch gelangt nur ein geringer Teil des Pollens auf die Narbe und kann die Samenanlagen befruchten. Kolibris hingegen sind an Pollen nicht interessiert.
“Diese neu gewonnenen Erkenntnisse lassen sich auch auf die Evolution andere Bestäubungssysteme, wie Fledermaus- oder Nachtfalterbestäubung, hinsichtlich ihrer Häufigkeit und Effizienz übertragen”, sagt Abrahamczyk. Die Resultate bieten einen tieferen Einblick in die Evolution von Pflanze-Bestäuber-Interaktionen. Sie zeigen, dass die Eigenschaften der Pflanze und des Bestäubers für das Verständnis dieser Evolution berücksichtigt werden müssen.
Originalpublikation:
Stefan Abrahamczyk, Maximilian Weigend, Katrin Becker, Lea Sophie Dannenberg, Judith Eberz, Nayara Atella-Hödtke, Bastian Steudel: Influence of plant reproductive systems on the evolution of hummingbird pollination, Ecology and Evolution, DOI: 10.1002/ece3.8621

18.02.2022, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
Fisch, ich weiß, wo du gerade steckst! Hochaufgelöste Ortungsmethoden zeigen die verborgene Welt der Fische
Das Leben der Fische ist geheimnisvoll. Bis vor kurzem war es technisch unmöglich, sie über längere Zeiträume in Gewässern zu beobachten. In der Zeitschrift Science stellen Verhaltensökologen unter Beteiligung von Forschenden des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) und der Humboldt-Universität zu Berlin (HU) nun Methoden vor, die hochauflösende Ortungs-Technologien mit Big-Data-Analysen kombinieren, um die Bewegungen von Fischen und anderen Tieren exakt nachzuvollziehen. Ein Team um Professor Robert Arlinghaus hat einen ganzen See in Brandenburg mit einem modernen Ortungs-System ausgestattet, das rund um die Uhr Einblicke in die Welt der Fische ermöglicht.
Robert Arlinghaus, Professor für Integratives Fischereimanagement an der Humboldt-Universität zu Berlin (HU) und dem Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB), erforscht das Verhalten von Fischen, um das Management und den Schutz von Fischpopulationen zu verbessern. Sein Team hat in einem Brandenburger See das deutschlandweit einzige Ganzsee-Fischortungssystem installiert, das die Positionen aller markierten Fische alle paar Sekunden auf wenige Meter genau bestimmen kann. Und das, je nach Sendertyp und Laufzeit der Batterie, über mehrere Jahre und für zahlreiche Fischarten gleichzeitig. Der Forschungssee wird zum Aquarium.
Verhaltensstudien unter natürlichen Bedingungen in Seen und Flüssen sind selten, aber wichtig. Die meisten Untersuchungen finden im Labor statt oder basieren auf relativ grob gerasterten Positionierungen. „Was die Fische genau den ganzen Tag machen, wie und mit wem sie interagieren, wie verschiedene Individuen auf Gefahr und neue Situationen reagieren, ist für die meisten natürlichen Gewässer und Arten gänzlich unbekannt. Wir kennen das Verhalten von Löwen, Schimpansen und Elefanten besser als das der heimischen Fische im Dorfteich“, erläutert Robert Arlinghaus.
Der Fischereiökologe brachte die Erkenntnisse aus dem Brandenburger Forschungssee als Koautor in eine aktuelle Science-Übersichtsstudie ein, in der ein internationales Team von Verhaltensökologen und Statistikern den aktuellen Wissensstand zur hochauflösenden Ortung von Wildtieren zusammengefasst. Die Autor*innen sprechen von einer regelrechten Revolution in der Erforschung von Tierbewegungen.
GPS versagt unter Wasser und kostet zu viel Energie:
Einfach ist die Analyse der Fischbewegungen im Wasser nämlich nicht. „Während die GPS-Technologie die Analyse der Landlebewesen insbesondere auf globaler Ebene erheblich vorangetrieben hat, gibt es für den Einsatz unter Wasser auf kleinen räumlichen Skalen keine derart hochauflösenden Methoden. Denn unterhalb der Wasseroberfläche versagt die GPS-Ortung, sie kostet überdies zu viel Energie, sodass entweder nur grob gerasterte Lokalisationen möglich sind oder die Sender zu groß für die meisten heimischen Fische wären. Akustische Telemetrie mit Unterwasser-Hydrophonen war unsere Lösung“, erklärt Prof. Dr. Thomas Klefoth von der Hochschule Bremen, der bereits als Doktorand im Team von Robert Arlinghaus an der Entwicklung und Installation des Ganzsee-Ortungssystems für Fische beteiligt war und auch als Koautor an der Studie mitgewirkt hat.
Einblicke wie in ein natürliches Aquarium:
Die akustische Telemetrie, bei der ein Sender im Fisch Schallwellen aussendet, wurde mit einem Netz von Unterwasser-Empfangsstationen gekoppelt. Viele Jahre lang erzeugte diese Technologie jedoch nur sehr grobe Signale an weit verstreuten Empfangsstationen. „Wir haben die Zahl der Empfänger im Wasser erhöht und aus den minimalen Zeitunterschieden beim Eintreffen der Schallwellen an den Empfangsstationen die Positionen der Fische errechnet. Da die akustischen Sender im Unterschied zur GPS Technologie sehr energiesparend sind, konnten einzelne Fische über mehrere Jahre und mehrmals in der Minute mit extrem hoher Genauigkeit geortet werden. Fortschritte in der Elektrotechnik ermöglichen heute das Besendern von kleinen Fischen von 10 Zentimeter Länge über viele Monate. Dadurch können soziale Netzwerke zwischen Fischen und andere Wechselbeziehungen nun sichtbar gemacht werden“, ergänzt Robert Arlinghaus. Die Installation und Erhaltung einer solchen Ortungsanlage, oder gar die Replizierung über mehrere Gewässer, ist aber technisch extrem aufwändig und teuer, daher gibt es derzeit auch nur eine Handvoll dieser Ganzseeprojekte weltweit.
Soziale Karpfen und eigenbrötlerische Hechte:
Die neue Technik erlaubt ganz neue Einsichten in das Fischverhalten unter Wasser. So zeigte die Analyse des Verhaltens einer Karpfenpopulation, dass die Fische gerne in Gruppen umherschwimmen und vor allem im Sommer soziale Netzwerke bilden, in denen einzelne Tiere, ähnlich einer losen Freundschaft, wiederholt mit ganz bestimmten Artgenossen auf Nahrungssuche gehen. Im Winter lösen sich diese stabilen Beziehungen auf. Zur Überraschung der Forschenden schwammen die Karpfen dann in größeren Schwärmen ähnlich eines Heringsschwarms aktiv im Freiwasser umher. Bisher war man davon ausgegangen, dass Karpfen als wärmeliebende Fische im Winter eine Art Winterschlaf halten und die tiefen Seeregionen aufsuchen. Im Unterschied dazu zeigten sich Hechte als isolierte Einzelgänger. Kein Wunder, Kannibalismus ist bei Hechten weitverbreitet.
Tiere mit Persönlichkeit: Ob schüchtern oder draufgängerisch zeigt sich schon beim Jungfisch:
Auch konnte die Existenz von Verhaltenstypen – sogenannten Persönlichkeiten – bei allen untersuchen Fischarten im See oder Küstenbereichen nachgewiesen werden. Damit sind Individuen der gleichen Art gemeint, die systematisch bestimmte Eigenschaften zeigen. Das Team von Robert Arlinghaus kombinierte Verhaltensdaten mit Daten zur Ernährung und Fortpflanzung. Dabei zeigte sich, dass Barsche, die in der Jugend schnell wuchsen, auch als ausgewachsene Fische ein anderes Fress-, Jagd- und Reproduktionsverhalten zeigten und dass Verhaltensmerkmale, Wachstum, Lebensgeschichte und Ernährung eng gekoppelt sind.
Effekte von Auswildern, Umweltveränderungen oder Fischerei werden messbar:
Neben der Grundlagenforschung sind die Erkenntnisse für den Natur- und Artenschutz relevant. „Wir konnten feststellen, dass beim Angeln vor allem die vielschwimmenden Hechte selektiv entnommen werden. So entsteht eine Auslese auf schüchtere Fische. Zusammen mit Erkenntnissen über die Aktivitätsräume der Fische, erlaubt die Ortung bessere Planung von Managementmaßnahmen, wie die Ausdehnung von Schutzgebieten oder längenbasierte Fangbeschränkungen“, erklärt Dr. Christopher Monk, Wissenschaftler am Institut für Meeresforschung in Norwegen, der über dieses Thema seine Doktorarbeit bei Robert Arlinghaus geschrieben hat.
In einer aktuellen Studie von Christopher Monk und Kollegen wurde die gängige Methode des Fischbesatzes zur Stabilisierung von Fischbeständen nachgestellt. Es zeigte sich, dass sich ortsfremde Hechte, die in den Versuchssee ausgesetzt wurden, schlechter anpassten und weniger erfolgreich fortpflanzten. Eingesetzte Welse zeigten im Vergleich zu heimischen Artgenossen über Monate unterschiedliches Verhalten. Fischbesatz ist also mitunter nicht erfolgreich und kann die Fischpopulationen sogar schwächen.
Schüchternheitssyndrom: Fische lernen, die Angel zu meiden:
Viele Fische kommen im Laufe ihres Lebens mit einem Angelhaken in Berührung, zum Beispiel wenn sie als junge, noch zu kleine Fische gefangen und dann wieder ins Wasser gesetzt werden. Beangelte Fische lernen aus ihren Erfahrungen: Sie gehen schlechter an die Angel und schwimmen weniger aktiv umher – ein Phänomen, das das Team um Robert Arlinghaus als „Schüchternheitssyndrom“ bezeichnet. Karpfen sind besonders lernfähig. Angelversuche im Forschungssee belegten die rapide Abnahme der Fängigkeit, obwohl sich die Karpfen durchaus in unmittelbarer Nähe der Angelhaken aufgehalten hatten. Kameraaufnahmen zeigten, dass die Karpfen schnell lernten, zwischen Ködern mit und ohne Haken zu unterscheiden und die Köder mit Haken einfach ausspuckten.
Revolution in der Bewegungsökologie:
Hochaufgelöste Ortungsverfahren werden nach Meinung des Autorenteams die Verhaltensforschung in der Natur erheblich verbessern, weil die Verhaltensantworten und das Leben von wildlebenden Tieren im Detail untersucht werden können. Dabei helfen internationale Netzwerke wie das European Tracking Network oder das Lake Telemetry Network. So lassen sich Beschränkungen, wie die nur regionale oder gewässerbezogene Abdeckung mit Empfangsstationen, zum Teil überbrücken. Durch intelligente Kooperationen und längerfristige Projekte lassen sich auf der Grundlage der modernen Ortungstechnologie die Auswirkungen von Umwelt- und Klimaveränderungen auf die Fischwelt besser verstehen und auf dieser Basis der Natur- und Artenschutz voranbringen.
Originalpublikation:
Nathan, R., Monk, C.T., Arlinghaus, R., Adam, T., Alós, J., Assaf, M., Baktoft, H., Beardsworth, C.E., Bertram, M.G., Bijleveld, A.I., Brodin, T., Brooks, J.L., Campos-Candela, A., Cooke, S.J., Gjelland, K.Ø., Gupte, P.R., Harel, R., Hellström, G., Jeltsch, F., Killen, S.S., Klefoth, T., Langrock, R., Lennox, R.J., Lourie, E., Madden, J.R., Orchan, Y., Pauwels, I.S., Říha, M., Roeleke, M., Schlägel, U., Shohami, D., Signer, J., Toledo, S., Vilk, O., Westrelin, S., Whiteside, M.A. and Jarić, I. (2022). Big-data approaches enable increased understanding of animal movement ecology. Science.
https://doi.org/10.1126/science.abg1780

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