Neues aus Wissenschaft und Naturschutz

30.05.2022, Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (IZW) im Forschungsverbund Berlin e.V.
Wildtiere verfügen über mehr „Treibstoff der Evolution“ als bisher angenommen
Natürliche Auslese fördert jene genetischen Veränderungen, die für Überleben und Reproduktion günstig sind – dies ist der Kern der Evolution im Sinne Charles Darwins. Wie schnell sich die Evolution vollzieht, hängt entscheidend von der Menge ihres „Treibstoffs“ ab: wie groß die genetischen Unterschiede innerhalb einer Population in Bezug auf die Fähigkeit, zu überleben und sich fortzupflanzen, sind. Neue Forschungen eines internationalen Teams unter Beteiligung des Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) zeigen auf, dass der Treibstoff der Evolution bei Wildtieren viel reichlicher vorhanden ist als bisher angenommen. Die Ergebnisse wurden in „Science“ veröffentlicht.
Darwin betrachtete den Evolutionsprozess als etwas Langsames, das nur über geologische Zeiträume hinweg sichtbar ist. Inzwischen haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler jedoch viele Beispiele dafür entdeckt, dass sich Evolution in nur wenigen Jahren vollziehen kann. Ein solches Beispiel sind die britischen Bestände des Birkenspanners (Biston betularia). Bei diesen Nachtfaltern veränderte sich die Häufigkeit von zwei unterschiedlich gefärbten Morphen in nur wenigen Jahrzehnten in der Zeit der industriellen Revolution dramatisch – als Ergebnis der Evolution durch natürliche Auslese, die je nach Luftverschmutzung unterschiedliche Morphen begünstigt. Es war jedoch unklar, wie schnell sich Tiere mit längerer Lebensdauer wie Vögel und Säugetiere entwickeln und an Umweltveränderungen anpassen können.
Unter der Leitung von Dr. Timothée Bonnet von der Australian National University (ANU) beschäftigte sich ein Team von 40 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus 27 Einrichtungen mit dieser Frage. Sie maßen, wie viel „Treibstoff der Evolution“ in wilden Beständen von Vögeln und Säugetieren vorhanden ist. Die Antwort: Viele Vögel und Säugetiere können sich erstaunlich schnell weiterentwickeln – die genetische Differenziertheit innerhalb einer Population in Bezug auf ihre Fähigkeit zur Fortpflanzung und zum Überleben ist zwei- bis viermal so hoch wie bislang angenommen.
Ein Grund, warum frühere Analysen das evolutionäre Potenzial von Arten unterschätzten, ist, dass sie Individuen ohne Nachkommen nicht vollständig berücksichtigten. Diese in die neue Untersuchung zu integrieren, erforderte die Entwicklung neuer statistischer Methoden sowie eine sorgfältige Auswahl der verwendeten Daten. Nur Wildtierpopulationen, die sehr sorgfältig und über viele Jahre hinweg untersucht wurden, kamen in Frage. „Um diese Studie durchführen zu können, mussten wir wissen, wann jedes Individuum geboren wurde, mit wem es sich gepaart hat, wann es Nachwuchs bekam und wann es starb“, so Dr. Bonnet. Trotz dieser hohen Ansprüche gelang es dem Forschungsteam, genetische Analysen von 19 Populationen von 15 Arten aus der ganzen Welt zu kombinieren. Zusammengenomen flossen 2,6 Millionen Stunden Felddatenerfassung und genetische Daten über viele Jahrzehnte in die Meta-Analyse ein.
„Dies war eine bemerkenswerte Teamleistung, die möglich war, weil Forschende aus der ganzen Welt bereit waren, ihre Daten im Rahmen einer großen Zusammenarbeit zu teilen. Es zeigt auch den Wert von Langzeitstudien mit detaillierter Überwachung der Lebensgeschichte von individuellen Tieren – dies hilft uns enorm, den Prozess der Evolution in der freien Natur zu verstehen“, sagt Professor Loeske Kruuk, ebenfalls von der ANU (und jetzt an der Universität von Edinburgh, UK).
In die Untersuchung bezog das Team – neben Prachtkrähen in Australien, Singspatzen in Kanada und Rothirschen in Schottland – auch die gesamte Population der Tüpfelhyänen des Ngorongoro-Kraters in Tansania ein. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-IZW forschen an diesen Hyänen seit mehr als 26 Jahren und erstellten einen genetischen Stammbaum, der mehr als 2000 Individuen aus acht Generationen umfasst.
Auch wenn die neue Analyse über alle Arten hinweg mehr genetische Differenziertheit und damit „Treibstoff für die Evolution“ enthüllt als erwartet, zeigt sie auch deutliche Unterschiede zwischen den Arten auf. Es stellte sich heraus, dass Tüpfelhyänen von allen 15 untersuchten Arten den meisten „Treibstoff“ aufweisen. Dies war für das Leibniz-IZW-Team eine Überraschung. „Tüpfelhyänen können in allen möglichen Lebensräumen leben und sind das am weitesten verbreitete große Raubtier in Afrika. Das deutet darauf hin, dass sie sich gut an neue Umgebungen anpassen können, aber wir haben nicht erwartet, dass sie zu den am besten ausgerüsteten aller untersuchten Arten gehören“, sagt Dr. Oliver Höner vom Leibniz-IZW und Mitautor des Science-Aufsatzes.
Neben dem Sammeln riesiger Datenmengen über Jahrzehnte und der Entwicklung neuer Methoden musste das Team eine zusätzliche Herausforderung bewältigen. Bei sehr sozialen Arten wie der Tüpfelhyäne werden Veränderungen von Merkmalen, die das individuelle Überleben und die Fortpflanzung beeinflussen, möglicherweise nicht nur durch genetische Vererbung, sondern auch durch soziale Lern-Prozesse vorangetrieben. Die Methode zur Bewertung des „Treibstoffs der Evolution“ kann die individuellen, persönlichen Details jedes einzelnen Tieres oder jeder Population nicht berücksichtigen. Daher musste das Team einen Weg finden, um mögliche Verzerrungen durch die soziale Vererbung auszuschließen. Dazu entwarfen Dr. Alexandre Courtiol und der von der DFG geförderte Postdoc Dr. Liam Bailey vom Leibniz-IZW Computersimulationen, die eine theoretische Hyänenpopulation darstellen, bei der die Vererbung nur sozial erfolgt, und verglichen die für diese virtuellen Hyänen geschätzte Menge an „Treibstoff der Evolution“ mit der der realen Population. „Dieser zusätzliche Test änderte nichts Wesentliches an den Ergebnissen, was darauf hindeutet, dass Hyänenpopulationen tatsächlich eine relativ hohe Menge an ‚Treibstoff der Evolution‘ in ihrem Genpool aufweisen“, so Courtiol.
Den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zufolge lässt sich aufgrund ihrer Ergebnisse besser vorhersagen, wie und wie gut sich Arten an Umweltveränderungen anpassen. „Diese Forschung hat uns gezeigt, dass die Evolution auch für die Anpassungsfähigkeit von Arten an rasche Umweltveränderungen eine Rolle spielen dürfte“, so Bonnet. „Da sich der Lebensraum vieler Arten immer schneller verändert, gibt es keine Garantie dafür, dass diese Bestände damit Schritt halten können. Wir können jedoch sagen, dass die Evolution ein viel wichtigerer Faktor für die Anpassungsfähigkeit von Populationen an die gegenwärtigen Umweltveränderungen ist als bisher angenommen.“
Originalpublikation:
Timothée Bonnet et. al. (2022): Genetic variance in fitness indicates rapid contemporary adaptive evolution in wild animals. Science. https://doi.org/10.1126/science.abk0853

31.05.2022, NABU
Nachtigall, ick hör dir trällern
Bei der 18. „Stunde der Gartenvögel“ wurde der stimmgewaltige Singvogel mehr als doppelt so häufig wie 2021 gemeldet
Mehr als doppelt so viele Nachtigallen haben Teilnehmende bei der 18. „Stunde der Gartenvögel“ vom 13. bis 15 Mai dem NABU und seinem bayerischen Partner LBV gemeldet. „Wir haben inzwischen alle Meldungen ausgewertet und können nun das Endergebnis der Vogelzählung bekannt geben“, sagt NABU-Bundesgeschäftsführer Leif Miller. Die Nachtigall kommt dabei auf ein sattes Plus an Sichtungen von 122 Prozent im Vergleich zum Vorjahr. Auf Platz eins der Meldungen kommt wie so oft der Haussperling, danach folgen wie im Vorjahr Amsel, Kohlmeise und der Star. Auf Platz fünf bis zehn liegen Blaumeise, Feldsperling, Mauersegler, Elster, Ringeltaube und Mehlschwalbe. 32,2 Vögel wurden pro Garten oder Park gemeldet. Das entspricht in etwa den Zahlen der Vorjahre.
Dass die Nachtigall in diesem Jahr so häufig zu sehen und vor allem noch mehr zu hören war, freut die Ornithologen des NABU besonders. „Nachtigallen gehören zu den wenigen Langstreckenziehern, die im Bestand zunehmen“, so Miller. „Laut Nationalem Vogelschutzbericht hat sich ihre Anzahl allein zwischen 2004 und 2016 um 26 Prozent erhöht.“
Die Nachtigallen waren in diesem Jahr etwa eine Woche früher aus ihren Winterquartieren in Afrika zurück als im letzten Jahr. Entsprechend früher startete auch die Balz- und Brutaktivität. Miller: „Da junge Männchen nach den älteren zurückkommen, und sie sich nicht gleich im ersten Lebensjahr verpaaren, waren dieses Jahr vielleicht tendenziell mehr unverpaarte Männchen zu hören. Sie singen länger und konstanter während der Brutsaison als die bereits verpaarten Männchen.“ Unverpaarte machen allgemein bis zu 50 Prozent der Nachtigall-Sänger aus. Miller: „Die Stunde der Gartenvögel ist in diesem Jahr offenbar in die Phase der größten Balzaktivität der Nachtigall gefallen. Viele Männchen waren noch auf der Suche nach einer Partnerin. Daher konnten so viele der variantenreichen und ausdauernden Sänger am zweiten Maiwochenende gehört und gesehen werden.“
Insgesamt haben fast 67.000 Menschen an der Zählung teilgenommen und fast 1,5 Millionen Vögel aus mehr als 44.000 Gärten und Parks gemeldet. Alle Ergebnisse – auch nach Bundesländern und Regionen aufgeschlüsselt, gibt es unter www.NABU.de/gartenvoegel-auswertung.
Die „Stunde der Gartenvögel“ ist eine wissenschaftliche Mitmachaktion von NABU und seinem bayerischen Partner LBV (Landesbund für Vogelschutz) und findet seit 2005 jedes Jahr am zweiten Maiwochenende statt. Jeder kann mitmachen und die Vögel zählen, die er oder sie im Laufe einer Stunde sieht oder hört.

30.05.2022, Landesbund für Vogelschutz in Bayern (LBV) e. V.
Vermisster Bartgeier Wally ist tot
Traurige Gewissheit: Nur noch Überreste nahe der Zugspitze geborgen – Todesursache unbekannt – Knochen werden untersucht
Traurige Nachrichten aus dem Bartgeierprojekt des bayerischen Naturschutzverbands LBV und des Nationalparks Berchtesgaden: Gut eine Woche vor der zweiten Auswilderung hat ein Kletterteam des LBV am vergangenen Samstag Reste des seit Mitte April verschwundenen Bartgeierweibchens Wally gefunden. In der Nähe der Zugspitze im Reintal in einer unzugänglichen Felsrinne auf 1.500 Metern Höhe lagen Knochen, Federn sowie Ring und Sender. „Uns war immer bewusst, dass solche Rückschläge passieren können, dennoch sind wir über den Tod von Wally bestürzt. Dass auch mal ein Vogel stirbt, ist Teil der Natur, aber wir hätten ihr natürlich ein langes Bartgeierleben gewünscht“, so der LBV-Vorsitzende Dr. Norbert Schäffer. Er ergänzt: „Selbst wenn nun traurige Gewissheit herrscht, sind wir froh, über ihren Verbleib zumindest nicht weiter im Dunkeln tappen zu müssen.“ Die Überreste des Bartgeierweibchens wurden vom LBV umgehend zur Untersuchung bei einer unabhängige Fachstelle eingereicht. Die Todesursache ist völlig unklar und noch ist offen, ob eine wissenschaftlich belegbare Aussage darüber getroffen werden kann.
Nachdem der LBV kürzlich das erste Mal seit dem 15. April völlig unerwartet ein kurzzeitiges Signal des GPS-Senders erhalten hatte, konnte nach Ende der Schlechtwetterperiode am Samstag endlich eine erneute Suche starten. Ein vom LBV initiierter Suchtrupp hat in einem steilen Felshang des Mauerschartenkopfes die Überreste des Vogels geborgen. „Das Team ist hoffungsvoll mit einer noch genaueren Vorstellung vom möglichen Fundort losgezogen, doch ein solch trauriges Ergebnis ist natürlich für alle Projektbeteiligten bitter“, so LBV-Projektleiter Toni Wegscheider. „Alles, was ein Bergführer und ein Biologe in einer Felsrinne im Steilgelände von Wally noch vorfinden konnten, waren große Federn und Knochen, der Wally zugeordnete Beinring und der GPS-Sender“, berichtet der LBV-Bartgeierexperte.
Dass der junge und nach allen bekannten Daten und vorherigen Beobachtungen gesunde Vogel in den unzugänglichen Hängen des Naturschutzgebiets Reintal umgekommen sein könnte, wurde auch von internationalen Experten bis zuletzt für unwahrscheinlich gehalten. „Zwar überleben neun von zehn Jungvögel im internationalen Auswilderungsprogramm das erste Jahr, man kann aber eben auch nicht ausschließen, dass mal etwas passiert oder es gar vorhersehen. Wir suchen nun nach möglichen Ursachen, wobei es noch viel zu früh ist, um etwas Konkretes dazu zu sagen und wir wollen keinesfalls spekulieren“, so Nationalpark-Projektleiter Ulrich Brendel.
Auch in anderen am Projekt beteiligten Ländern wie Österreich, Frankreich oder der Schweiz ereignen sich immer wieder Todesfälle. Trotzdem verläuft die Wiederansiedelung des Bartgeiers in den europäischen Alpen so erfolgreich wie kaum ein anderes Auswilderungsprogramm. „Der Tod von Wally bestätigt uns, dass wir dieses Projekt nicht als Sprint, sondern als Marathon auf zehn Jahre angelegt haben, und dass eine einmalige erfolgreiche Auswilderung eben noch lange nicht ausreicht und keine Garantie ist, um die Bartgeierpopulation in den Ostalpen langfristig zu stärken“, ergänzt Norbert Schäffer.
Die Anteilnahme über das unklare Schicksal von Wally in den letzten Wochen war groß und so erreichten den LBV seither regelmäßige sorgenvolle Nachfragen der bundesweiten Bartgeier-Fangemeinde. Doch das seit 15. April ausbleibende Signal von Wallys GPS-Sender wurde bisher auf eine vorzeitig gerissene Senderbefestigung zurückgeführt, wie es auch bei vier anderen besenderten Bartgeiern in den Alpen in den letzten beiden Monaten der Fall war. „Wir sind zu 90 Prozent davon ausgegangen, dass dort nur der Sender liegt. Trotzdem wollten wir Gewissheit über das Schicksal von Wally haben“, erklärt Toni Wegscheider weiter. Ein Aufruf des LBV zum Einsenden möglicher Sichtungen des vermissten Bartgeiers resultierte zwar in einer Vielzahl von Meldungen durch engagierte Beobachter*innen, ein Beweisfoto oder eine eindeutige Beschreibung der gesuchten Bartgeierdame blieb jedoch aus.
Obwohl junge Bartgeier hohe Überlebensraten haben, sind in den letzten Jahren im Alpenraum immer wieder Todesfälle bekannt geworden. Neben menschlichem Einfluss wie Kollision mit Seilbahnkabeln, Vergiftung durch bleihaltige Jagdmunition oder illegalem Abschuss, gibt es eine Vielzahl nachgewiesener natürlicher Ursachen wie Lawinenabgänge oder Kämpfe mit Steinadlern. „Auch Rückschläge sind leider Teil eines solchen Langzeitprojekts und wir wissen, dass ausgewilderte Bartgeier problemlos in den Alpen überleben können. Wir werden deshalb das Projekt voller Energie und unbeirrt fortführen“, sagt Nationalparkleiter Dr. Roland Baier.
Bavaria wohlauf – Schwester von Wally im Anflug für den 9. Juni
Nachdem die erste Auswilderung 2021 ein voller Erfolg war und beide Vögel den Winter, inklusive längerer Ausflüge und erfolgreicher Nahrungssuche, eigenständig problemlos überstanden haben, ist der zweite, zusammen mit Wally im letzten Jahr ausgewilderte Bartgeier Bavaria wohlauf. Sie befliegt auf weiten Streifzügen momentan das Umfeld des Nationalparks Berchtesgaden. In Kürze werden der LBV und der Nationalpark dann zwei weitere junge Bartgeier zur Stützung des ostalpinen Bestandes auswildern, darunter auch die diesjährige Schwester von Wally. „Wallys Schicksal unterstreicht die Notwendigkeit dafür, dass Auswilderungsprojekte langfristig ausgelegt sein müssen. Wir blicken daher zuversichtlich auf die anstehende Auswilderung von zwei weiteren jungen Bartgeiern im Nationalpark Berchtesgaden“, so Ulrich Brendel.
Hintergrund:
Wally war am 11. April zum letzten Mal von einer LBV-Aktiven beobachtet worden, wobei der Vogel völlig normal wirkte und keine Anzeichen einer Beeinträchtigung zu erkennen waren. Das letzte GPS-Signal sendete sie vier Tage später am späten Vormittag aus dem Reintal östlich der Zugspitze. Trotz den bisherigen Erfahrungen mit technischen Störungen der aktuellen Sender und der Bestätigung einer schlechten Netzabdeckung im Aufenthaltsgebiet, erfolgten intensive Suchaktionen durch klettererfahrene Teams des LBV, die mit Seilen und Schutzhelmen ausgerüstet immer wieder im Steilgelände des Reintals mittels Handantenne nach dem Sender suchten.
Alle Fragen und Antworten rund um den Fund von Wally finden Sie unter: www.lbv.de/wally-faq

31.05.2022, Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie
Weißer Hai könnte zum Aussterben des Megalodon beigetragen haben
Wovon sich ausgestorbene Tiere ernährt haben, kann Aufschluss über ihre Lebensweise, ihr Verhalten, ihre Evolution und letztlich auch ihr Aussterben geben. Den Speiseplan eines Tieres Millionen Jahre später zu entschlüsseln, gestaltet sich aber oft schwierig, denn chemische Indikatoren zur Ernährungsweise sind in so altem organischen Material kaum noch erhalten. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig hat nun mithilfe einer neuen Methode untersucht, wovon sich der Otodus megalodon, der größte jemals existierende Hai, ernährt hat.
Megazahnhaie wie der Megalodon (Otodus megalodon) lebten vor 23 bis 3,6 Millionen Jahren in den Ozeanen der Welt und erreichten wohl eine Länge von bis zu 20 Metern. Zum Vergleich: Die größten heute lebenden weißen Haie sind mit einer Gesamtlänge von sechs Metern nur etwa ein Drittel so groß. Um die gigantische Größe des Megalodon und sein Aussterben zu erklären, diskutieren Forschende verschiedene Faktoren, wobei seine Ernährungsweise und der Wettbewerb um Nahrungsressourcen oft als Schlüsselfaktoren betrachtet werden.
In der aktuellen Studie analysierte ein internationales Forschungsteam das Verhältnis stabiler Zinkisotope in modernen und fossilen Haifischzähnen aus der ganzen Welt, darunter Zähne von Megalodon sowie modernen und fossilen weißen Haien. Mit der neuen Methode können die Forschenden bestimmen, auf welcher trophischen Ebene sich ein Tier befindet, welchen Platz es in der Nahrungskette einnimmt oder einnahm. Dabei ist die Analyse von Zinkisotopen aus dem hochmineralisierten Zahnschmelz vergleichbar mit der weitaus etablierteren Stickstoffisotopenanalyse des Zahnkollagens, des organischen Gewebes im Zahndentin, mit deren Hilfe man beispielsweise feststellen kann, ob ein Tier sich hauptsächlich von tierischen Eiweißen ernährt hat oder eher ein Pflanzenfresser war.
„Das in Knochen und Zähnen enthaltene Protein Kollagen, das für diese Analysen benötigt wird, ist jedoch langfristig schwer erhaltungsfähig, so dass eine herkömmliche Stickstoffisotopenanalyse nicht möglich ist“, erklärt Erstautor Jeremy McCormack, Forscher am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie und an der Goethe-Universität Frankfurt. „Es ist uns nun erstmals gelungen, anhand von Zinkisotopensignaturen in der hochmineralisierten Schmelzkrone fossiler Haifischzähne, Rückschlüsse über die Ernährung dieser Tiere zu treffen“, ergänzt Thomas Tütken, Professor am Institut für Geowissenschaften der Johannes Gutenberg-Universität Mainz.
Vergleich der Zinkisotopensignale bei fossilen und modernen Haien
Mithilfe der neuen Methode verglich das Team die Zinkisotopensignaturen der Zähne mehrerer ausgestorbener Arten aus dem frühen Miozän (vor 20,4 bis 16,0 Millionen Jahren) und dem frühen Pliozän (vor 5,3 bis 3,6 Millionen Jahren) mit der von modernen Haien. „Die Zinkisotopensignale sind in fossilen und den dazugehörigen modernen Arten jeweils kohärent. Das stärkt unser Vertrauen in die Analysemethode und deutet darauf hin, dass es möglicherweise minimale Unterschiede bei den Zinkisotopenwerten gibt, die marinen Nahrungsnetzen zugrunde liegen – ein auch bei Stickstoffisotopenanalysen bekannter Störfaktor“, erklärt Sora Kim, Professorin an der University of California Merced.
Anschließend bestimmten die Forschenden die Zinkisotopenverhältnisse von Megalodon-Zähnen aus dem frühen Pliozän, von noch älteren Megazahnhaien (Otodus chubutensis) aus dem frühen Miozän sowie von damals und heute lebenden weißen Haien, um zu untersuchen, welche Wechselwirkungen es zwischen diesen ikonischen Arten, ihrem Ökosystem und einander gegeben hat. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass sowohl der Megalodon als auch sein Vorfahre in der Tat Spitzenprädatoren waren, die sich weit oben in ihrer jeweiligen Nahrungskette ernährten“, sagt Michael Griffiths, Professor an der William Paterson University. „Aber was wirklich bemerkenswert ist: Die Zink-Isotopenwerte von Haizähnen aus dem frühen Pliozän aus North Carolina deuten darauf hin, dass sich die trophischen Ebenen der frühen weißen Haie und des viel größeren Megalodon weitgehend überschneiden.“
Nahrungskonkurrenz von Megalodon mit weißen Haien
„Unsere Ergebnisse deuten zumindest auf eine gewisse Überschneidung der von beiden Haiarten gejagten Beute hin“, erklärt Kenshu Shimada, Professor an der DePaul University in Chicago. „Obwohl das Thema noch weiter erforscht werden sollte, zeigen unsere Ergebnisse die Möglichkeit eines Nahrungswettbewerbs zwischen Megalodon und den ebenfalls im frühen Pliozän lebenden weißen Haien auf.“
Neue Isotopenanalysemethoden, wie die des Zink, öffnen ein Fenster in die Vergangenheit. „Unsere Forschung zeigt, dass es möglich ist, mit Hilfe von Zinkisotopen die Ernährungsweise und trophische Ökologie ausgestorbener Tiere über Millionen von Jahre hinweg zu rekonstruieren und dass diese Methode auch auf andere Gruppen fossiler Tiere, einschließlich unserer eigenen Vorfahren, anwendbar ist“, schließt McCormack.
Originalpublikation:
Jeremy McCormack et al.
Trophic position of Otodus megalodon and great white sharks through time revealed by zinc isotopes
Nature Communications, 31 May 2022, https://doi.org/10.1038/s41467-022-30528-9

31.05.2022, Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL
Trockenheit hemmt Kohlenstoffspeicherung durch Regenwürmer
Werden mit dem Klimawandel Trockenperioden häufiger, leiden Laub abbauende Tiere wie etwa Regenwürmer im Waldboden. Dies hat Auswirkungen auf die Speicherung von Kohlenstoff, zeigt nun eine Studie der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL.
Bodenlebewesen, allen voran Regenwürmer, bauen Laub und anderes totes Material ab, setzen so Nährstoffe frei und machen die Erde fruchtbar. Gleichzeitig wird dabei Kohlenstoff im Boden gespeichert, was dem Klimawandel entgegenwirkt. Bei Trockenheit ziehen sich Regenwürmer und andere Bodentiere aber in tiefe Bodenschichten zurück oder verfallen in einen Dürreschlaf.
Wie sich Wassermangel in Wäldern auf diese Prozesse auswirkt, hat nun ein Forschungsteam unter Leitung der WSL untersucht – jedenfalls indirekt. Im Pfynwald (VS) erhoben sie die Menge an Bodentieren, den Abbau von organischem Material und die Kohlenstoffspeicherung. Ein Langzeitexperiment der WSL bot hierzu eine einzigartige Plattform: Dort wird seit 2003 im Sommer ein Teil der Waldparzellen künstlich bewässert, während ein anderer der natürlichen Trockenheit des Tals ausgesetzt ist.
Wassermangel hemmt Bodenfauna
Auf bewässerten Flächen kamen sehr viel mehr Regenwürmer vor als auf nicht bewässerten. Auch kleinere Tiere wie Springschwänze und Asseln, die ebenfalls für den Laubabbau von grosser Bedeutung sind, waren mit Bewässerung markant zahlreicher. Entsprechend wurde auch viel mehr organisches Material im Boden abgebaut. Dies wiesen die Forschenden nach, indem sie Laub in kleinen Netzen mit unterschiedlicher Maschenweite vergruben, die Tiere entsprechend ihrer Grösse hindurchliessen.
Mit Blick auf den Klimawandel ist dies bedeutsam, denn mit ihrem fleissigen Fressen binden die Bodentiere letztlich den Kohlenstoff des Klimagases CO2 aus der Atmosphäre im Bodenhumus, wo er über lange Zeiträume gespeichert wird. «Wenn Waldböden zu trocken werden, hemmt dies die Aktivität und Menge der Bodenlebewesen und die Wälder können langfristig weniger Kohlenstoff aufnehmen», sagt Studienleiter Frank Hagedorn, Leiter der Gruppe Biogeochemie der WSL. Sowohl in der Schweiz als auch europaweit enthalten trockene Böden deutlich weniger Kohlenstoff als feuchte. «Unsere Studie hat gezeigt, dass die Bodenfauna ein wichtiger Grund dafür ist.» Das Fazit: Regenwürmer, Asseln und Co. sind verantwortlich dafür, dass trockene Böden weniger Humus enthalten und weniger fruchtbar sind. Sie reagieren am empfindlichsten auf Trockenheit, noch mehr als Pilze oder Mikroorganismen.
Er sei überrascht, wie schnell sich die Unterschiede bemerkbar gemacht hatten, sagt Hagedorn. «Bodenhumus bildet sich über Hunderte bis Tausende von Jahren. Wir haben nicht damit gerechnet, dass wir schon nach zehn Jahren Unterschiede beim gespeicherten Kohlenstoff nachweisen können.» Die Studie belege die grosse Bedeutung der Bodentiere beim Kohlenstoffkreislauf in Wäldern. Man müsse ihnen künftig bei langfristigen Waldbeobachtungsprogrammen und Studien zum Klimawandel mehr Beachtung schenken, als es derzeit der Fall ist.
Originalpublikation:
Guidi, C.; Frey, B.; Brunner, I.; Meusburger, K.; Vogel, M.E.; Chen, X.; Stucky, T.; Gwiazdowicz, D.J.; Skubała, P.; Bose, A.K.; Schaub, M.; Rigling, A.; Hagedorn, F., 2022: Soil fauna drives vertical redistribution of soil organic carbon in a long‐term irrigated dry pine forest. Global Change Biology, 28, 9: 3145-3160. doi: 10.1111/gcb.16122

01.06.2022, Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
Fotos von Amazonastieren liefern umfangreiche Daten zur Artenvielfalt
Manaus/São Paulo/Jena/Leipzig. Ein internationales Forschendenteam hat die größte Datensammlung aus Kamerafallen über Tiere des Amazonas-Regenwaldes veröffentlicht. Sie wird die Forschung über den Bestand, die Vielfalt und die Lebensraumbedingungen von Jaguaren, Tukanen, Harpyien und vielen anderen gefährdeten Regenwaldarten verbessern und zu deren Schutz beitragen. 147 Wissenschaftler aus 122 Forschungseinrichtungen und Naturschutzorganisationen arbeiteten unter der Leitung des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und der Friedrich-Schiller-Universität Jena zusammen. Die neue Datenbank wurde jetzt in der Zeitschrift Ecology veröffentlicht.
Auf den Bildern sieht es manchmal so aus, als hätten sich die Tiere absichtlich für ein Fotoshooting in Pose gesetzt. Es scheint, als ob die Tiere gerne in diese Fallen tappen: Wildtierkameras, die mit Sensoren ausgestattet sind und auslösen, wenn sich Tiere nähern. Jaguare, Tukane, Harpyien, Ozelots, Tapire, Pekaris und viele mehr wurden bereits mit diesen Kamerafallen im Amazonasbecken fotografiert.
Ein internationales Forschendenteam hat nun erstmals Daten von zahlreichen Kamerafallenstudien aus verschiedenen Regionen des Amazonas zusammengestellt. Das Ergebnis ist die bisher umfassendste Datenbank zu Säugetier-, Vogel- und Reptilienarten in dieser Region. Insgesamt wurden 120.849 Datensätze zu 289 Arten aus den Jahren 2001 bis 2020 gesammelt und vereinheitlicht. Die Daten liefern Informationen aus 143 Untersuchungsgebieten im gesamten Amazonasbecken – einem Gebiet von fast 8,5 Millionen Quadratkilometern, das sich über die Staaten Brasilien, Bolivien, Kolumbien, Ecuador, Französisch-Guayana, Peru, Surinam und Venezuela erstreckt.
„Unsere Datenbank verbessert die Informationslage über Wirbeltiere im Amazonasgebiet erheblich“, sagt Ana Carolina Antunes, Doktorandin an der Universität Jena und Mitglied der iDiv-Forschungsgruppe Biodiversitätstheorie. Bisher war das Wissen über die Anzahl, die Vielfalt, die Verbreitungsmuster und das Verhalten der Arten in diesem Gebiet sehr lückenhaft und daher spärlich. Die Informationen waren über viele Einzelveröffentlichungen, graue Literatur und unveröffentlichte Rohdaten verstreut. Diese Datenbank ermöglicht nun groß angelegte Analysen der zeitlichen und räumlichen Veränderungen der Populationsdichten und der Aufenthaltsmuster der Tiere. „Mit den Kameras kann man nicht nur schöne Fotos von den Tieren machen. Sie liefern auch weitere wichtige Daten, aus denen sich ableiten lässt, wie sich der Klimawandel und die vom Menschen verursachten Landschaftsveränderungen auf Tiere und ihre Lebensräume in großem Maßstab auswirken. Dieses Wissen kann helfen, Schutzmaßnahmen für Tierarten zu entwickeln, die durch diese Veränderungen besonders bedroht sind“, sagt Antunes.
So kann die Datenbank zum Beispiel dazu beitragen, den Jaguar im Amazonaswald zu schützen, indem sie genauere Lebensraumanalysen liefert: Aussagen darüber, welche Lebensräume den Bedürfnissen des Jaguars am besten entsprechen und welche nicht. Die Ergebnisse der Analysen können für die Kartierung und Ausweisung von Schutzgebieten genutzt werden. Sie bestätigen auch die Bedeutung der bereits ausgewiesenen Schutzgebiete für den Jaguar und seine Beutetiere. Die bisher fragmentierten Daten, die nur kleinere Gebiete abdeckten, erlaubten nur sehr spärliche Aussagen über die großräumigen Lebensräume, die Jaguare benötigen. Die Datenbank verbessert auch die Möglichkeiten zum Vergleich der Populationsdichten zwischen geschützten und nicht geschützten Gebieten. Und was die Datenanalyse für den Schutz des Jaguars ermöglicht, gilt natürlich auch für Ozelots, Tapire, Pekaris und viele mehr.
Um diese Datenbank aufbauen zu können, hat Antunes zusammen mit fünf weiteren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus brasilianischen Forschungs- und Naturschutzorganisationen ein gemeinsames Netzwerk gegründet; insgesamt waren 147 Forscher aus fast 122 Einrichtungen beteiligt. Die Bedeutung dieser gewaltigen Anstrengung wird auch durch die breite finanzielle Unterstützung für diese Arbeit und die Beteiligung von insgesamt 32 Institutionen deutlich. „Neben dieser starken institutionellen Unterstützung profitierte die Entwicklung der Datenbank vor allem von dem Wissen und die Mitwirkung von Organisationen und lokalen Gemeinschaften vor Ort“, so Antunes. „Sie sind der Schlüssel zum Erhalt des Amazonaswaldes und des damit verbundenen Klimas, wodurch die Bereitstellung wesentlicher Ökosystemleistungen für die Gesellschaft gewährleistet wird.“
Die Amazonas-Kamerafallen-Datenbank ist Teil der „Amazonas-Datenreihe“, einer Initiative, die 2017 mit der „Atlantik-Reihe“, der „Brasilien-Reihe“ und der ‘Neotropischen Reihe‘ gestartet wurde und von Milton Ribeiro und Mauro Galetti von der Staatlichen Universität São Paulo (UNESP) in Brasilien geleitet wird. Ribeiro, der auch Senior-Autor dieser Studie ist, fügt hinzu: „Insgesamt ermöglichen uns diese Daten, unser Potenzial zur Beantwortung wichtiger Fragen im Zusammenhang mit der Erhaltung und der Entwicklung der öffentlichen Politik zu erweitern“.
Originalpublikation:
Antunes, A. C., Galetti, M., Ribeiro, M. C. et al. (2022): AMAZONIA CAMTRAP: A dataset of mammal, bird, and reptile species recorded with camera traps in the Amazon forest. Ecology. DOI: https://doi.org/10.1002/ecy.3738

01.06.2022, Universität Wien
Wie Mondlicht die Fortpflanzung von Tieren beeinflusst
Wissenschafter*innen liefern Erklärung für das Phänomen, dass Tagesrhythmen – von Fliegen bis zum Menschen – vom 24-Stunden Rhythmus abweichen können
Tiere besitzen innere Uhren zur Steuerung ihres Verhaltens. Zirkadiane Uhren, oder 24-Stunden-Oszillatoren, orientieren sich typischerweise an abwechselnden Perioden von Sonnenlicht und Dunkelheit. Viele Tiere sind in ihrer natürlichen Umgebung allerdings auch Mondlicht ausgesetzt, das mit etwa 25-stündiger Frequenz wiederkehrt. Die Forschungsgruppen von Florian Raible an den Max Perutz Labs, ein Joint Venture der Universität Wien und der Medizinischen Universität Wien, und Kristin Tessmar Raible (Max Perutz Labs, Alfred-Wegener-Institut, Universität Oldenburg) haben nun herausgefunden, dass das Mondlicht auch den Tagesrhythmus von Borstenwürmern steuert. Dies hilft den Tieren, ihren Fortpflanzungszyklus auf bestimmte Stunden in der Nacht abzustimmen. Die Studie in der Zeitschrift PNAS liefert eine Erklärung für das Phänomen, dass Tagesrhythmen – von Fliegen bis zum Menschen – vom 24-Stunden Rhythmus abweichen können.
Bei der Fortpflanzung setzt der Meeresborstenwurm Platynereis dumerilii seine Eier und Spermien ungeschützt in das offene Meer frei. Das richtige Timing ihrer Fortpflanzungszyklen ist daher entscheidend für das Überleben der Würmer. Bisher war bekannt, dass Borstenwürmer ihre Fortpflanzung auf wenige Tage im Monat abstimmen. Jetzt haben die Forschenden herausgefunden, dass die Würmer sich auch in bestimmten Stunden in der Nacht vermehren. „Wir können zeigen, dass das Mondlicht kontrolliert, wann genau in der Nacht die Würmer ihr Fortpflanzungsverhalten beginnen, nämlich immer in der dunkelsten Phase“, erklärt Erstautor Martin Zurl. Das Mondlicht fungiert dabei nicht als der direkte Auslöser des Paarungsverhaltens, sondern verändert die Periodenlänge der zirkadianen Uhr. In der Natur ändert sich der Zeitpunkt des Mondlichts im Schnitt täglich um etwa 50 Minuten. Die Plastizität ihrer Uhr ermöglicht es den Würmern, diese Veränderungen einzuberechnen.
In einer Kooperation mit den Laboren von Robert Lucas an der University of Manchester (UK) und Eva Wolf am Institut für Molekularbiologie Mainz (IMB, Deutschland), konnten die Forschenden die an diesem Prozess beteiligten Lichtrezeptoren charakterisieren. Sie entdeckten, dass die kombinierte Wirkung eines Opsins – verwandt mit dem zirkadianen Photorezeptor Melanopsin der Säuger – und eines sogenannten Chryptochroms Mond- und Sonnenlicht dekodieren kann, um die plastische innere Uhr korrekt einzustellen. In Zusammenarbeit mit dem Labor von Charlotte Helfrich-Förster an der Universität Würzburg (Deutschland) konnten das Team außerdem zeigen, dass die korrekte Dekodierung von Mondlicht auch für die zirkadiane Uhr anderer Tierarten relevant ist.
Der Einfluss der Lichtintensität auf die Periodenlänge der zirkadianen Uhr ist für verschiedene Organismen unter künstlichen Laborbedingungen seit Jahrzehnten dokumentiert. Die physiologische Bedeutung dieser Schwankungen war jedoch bisher unklar. „Unsere Arbeit zeigt, dass hinter der Beobachtung, dass die zirkadiane Uhr eines Individuums unterschiedlich schnell laufen kann, eine öko-logische Bedeutung steckt“, erklärt Kristin Tessmar-Raible. Bemerkenswert ist, dass auch der Mensch eine solche zirkadiane Plastizität aufweist. So zeigen Patient*innen mit bipolarer Störung rätselhafte circalunidiane (d.h. 24,8h) Perioden, die mit ihren Stimmungsschwankungen korrelieren. Die Wissenschafter*innen hoffen, dass ihre Arbeit dazu beitragen wird, den Ursprung und die Folgen der biologischen zeitlichen Plastizität sowie ihr Zusammenspiel mit natürlichen Zeitgebern zu verstehen.
Originalpublikation:
Martin Zurl, Birgit Poehn, Dirk Rieger, Shruthi Krishnan, Dunja Rokvic, Vinoth Babu Veedin Rajan, Elliot Gerrard, Matthias Schlichting, Lukas Orel, Aida Ćorić, Robert J. Lucas, Eva Wolf, Charlotte Helfrich-Förster, Florian Raible,and Kristin Tessmar-Raible: Two light sensors decode moonlight versus sun-light to adjust a plastic circadian/circalunidian clock to moon phase. Pro-ceedings of the National Academy of Sciences 2022
DOI: 10.1073/pnas.2115725119

02.06.2022, Deutsche Wildtier Stiftung
Jetzt wird der Schweinswal-Nachwuchs geboren /Touristen können die Wal-Kinderstube des Tier des Jahres 2022 vor Sylt und Amrum sehen
Mit der Fluke voran in die Unterwasserwelt hinein: So erblicken die Schweinswalkälber vor den deutschen Küsten in den nächsten Wochen das Licht der Welt. Diese bei menschlichen Geburten gefürchtete Fußlage ist bei den Meeressäugern ein geschickter Schachzug der Natur. Denn rutscht der kleine Wal mit seiner Schwanzflosse zuerst aus dem Mutterleib, ist er noch einige Minuten länger mit der Nabelschnur, die ihn mit Sauerstoff versorgt, verbunden. Anschließend wird das Kalb von der Mutter zum Luftholen an die Wasseroberfläche gebracht. Bei ruhiger See und mit Glück sind dann die Wal-Rücken mit den kleinen, dreieckigen Finnen auch vom Strand aus mit dem Fernglas gut zu sehen.
Vor allem vor Sylt und Amrum liegen die Wal-Kindergärten. Hier finden die Walmütter ausreichend Heringe, Makrelen, kleine Plattfische, Grundeln oder Sandaale. „Sie brauchen fett- und energiehaltiges Futter, um fit zu bleiben. Ein bei der Geburt bereits 65 bis 90 Zentimeter großes Walkalb zu säugen, kostet Kraft“, sagt Lea-Carina Mendel, Artenschützerin bei der Deutschen Wildtier Stiftung. Weil die Gewässer westlich von Sylt und Amrum vielen Schweinswalen Lebensraum bieten, wurden sie bereits 1999 als erstes europäisches Walschutzgebiet im Nationalpark schleswig-holsteinisches Wattenmeer ausgewiesen.
Noch etwa 23.000 Schweinswale gibt es in der Nordsee, schätzen Experten. Ein Schwerpunkt befindet sich vor Sylt. Aber die Bestände nehmen ab. „Wie gefährdet der Lebensraum von Deutschlands einziger Walart ist, haben wir kürzlich anlässlich des Baus des LNG-Terminals vor Wilhelmshaven gesehen“, sagt Mendel. „Hier wurde billigend in Kauf genommen, dass durch Bauarbeiten im Meer Schweinswale und andere Meeresbewohner gefährdet werden oder sogar ums Leben kommen – das ist für viele Artenschützer sehr beunruhigend.“
Denn meist bedeuten Bauarbeiten das Aus für einen kleinen Wal. Es ist vor allem das empfindliche Gehör der Tiere, das leidet. Das wichtigste Sinnesorgan der Wale wird durch starken Lärm – beispielsweise beim Rammen von Betonpfählen in den Meeresboden – irreparabel geschädigt. Damit sind die Tiere nicht mehr in der Lage, sich mithilfe von Echoortung zu orientieren, auf Nahrungssuche zu gehen oder mit ihren Artgenossen zu kommunizieren. Für ein kleines Walkalb ist es überlebenswichtig, von seiner Mutter zu lernen. „Wird die Bindung der Mutter zu ihrem Kalb gestört, weil die Kommunikation unterbunden ist, sind beide vielen Gefahren ausgesetzt – sie geraten beispielsweise in die Stellnetze der Fischer und ertrinken“, sagt Mendel.
Damit dies möglichst nicht passiert, fordert die Deutsche Wildtier Stiftung, dass bei allen Baumaßnahmen im Meer Schallschutzmaßnahmen getroffen werden und vorgeschriebene Grenzwerte – nicht mehr als 160 Dezibel in einem Abstand von 750 Meter von der Lärmquelle – eingehalten oder unterschritten werden. Das kann etwa in Form von Blasenschleiern im Wasser erreicht werden. Die Deutsche Wildtier Stiftung unterstützt die Forschung zur Lebensraumnutzung von Schweinswalen, um unterschiedliche Schutzmaßnahmen auf ihre Wirksamkeit hin zu prüfen. So führt ein Forschungsprojekt der Tierärztlichen Hochschule Hannover derzeit ein Monitoring zum Schweinswalvorkommen in der Ostsee durch, die stark von menschlicher Nutzung wie Schifffahrt, Fischerei und Freizeitnutzung geprägt ist. „Klima- und energiepolitische Ziele wie der Ausbau erneuerbarer Energien dürfen nicht auf Kosten von Arten- und Naturschutz erreicht werden“, fordert Mendel. „Wenn die richtigen Schritte zum Schweinswalschutz erfolgten und sich alle daran hielten, könnten die Wale, die jetzt geboren werden, bis zu 20 Jahre alt werden. Momentan liegt das Durchschnittsalter der Wale in deutschen Gewässern bei gerade mal fünf bis neun Jahren.“

02.06.2022, Max-Planck-Institut für chemische Ökologie
Tabakschwärmer finden immer den richtigen Duft
Ein Forschungsteam am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie hat herausgefunden, wie Tabakschwärmer aus einem komplexen Geruchshintergrund die für sie wichtigen Düfte aufspüren. Der Geruchssinn versetzt sie in die Lage, nicht nur den intensiven Blütenduft von Nektarquellen wahrzunehmen, sondern auch den eher unauffälligen Duft ihrer Wirtspflanzen zu finden, auf denen die Raupen gedeihen. Die Forschenden zeigten dies anhand der spezifischen Aktivitätsmuster, die die Düfte im Gehirn der Falter auslösten. Das Erstaunliche dabei ist, dass Tabakschwärmer die Düfte trotz der Vielzahl der Hintergrunddüfte, die vor allem von vielen anderen Pflanzen abgegeben werden, sicher aufspüren können.
Als Nachtfalter sind Tabakschwärmer (Manduca sexta) vor allem auf ihren Geruchssinn angewiesen, wenn sie auf der Suche nach Blüten sind, die ihnen nährreichen Nektar verheißen, oder nach einer Wirtspflanze, auf der sie ihre Eier ablegen können. Ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern hat sich jetzt mit der Frage beschäftigt, wie diese Insekten in der Lage sind, in einer natürlichen Umgebung, in der es eine Vielzahl verschiedenster Düfte gibt, die für sie wichtigen von unwichtigen Düften unterscheiden zu können. „Unsere Fragestellung beruht darauf, dass die für den Tabakschwärmer lebenswichtigen Pflanzen, also Nektarquellen und geeignete Wirtspflanzen für ihren Nachwuchs, in ihrem natürlichen Lebensraum nur sehr spärlich anzutreffen sind. Offenbar werden sie aber trotzdem von den Faltern gefunden. Wir wollten wissen, ob das Geruchssystem auch schwache Düfte herausfiltern kann, wenn sie den Faltern Hinweise auf Nahrung oder Eiablageplätze liefern,“ sagt Sonja Bisch-Knaden, die Hauptautorin der Studie. Außerdem interessierten sich die Forschenden dafür, ob Tabakschwärmerweibchen, die bereits verpaart sind, für Blütendüfte weniger empfänglich sind und sich eher für die Düfte von Blättern interessieren, die für die Eiablage in Frage kommen. Dieses Phänomen ist bei anderen Faltern, wie der Baumwolleule Spodoptera littoralis, beobachtet worden.
Für ihre Experimente sammelten die Forschenden Düfte aus dem natürlichen Lebensraum der Tabakschwärmer im US-amerikanischen Bundesstaat Arizona, die in früheren Studien als wichtige Nektarquellen für die Falter oder Nahrungspflanzen für die Raupen beschrieben worden waren, wie zum Beispiel Blütendüfte von Agaven, Wilder Wunderblume oder Stechapfel. Aber auch die Düfte von verschiedenen Nachbarpflanzen wurden gesammelt, um möglichst viele Düfte, mit denen Tabakschwärmer in ihrem natürlichen Lebensumfeld konfrontiert sind, in die Untersuchungen einzuschließen. Dabei achtete das Forschungsteam darauf, Düfte aus der natürlichen Pflanzengemeinschaft zu sammeln, die bereits von Tieren angefressen oder durch den Wuchs benachbarter Pflanzen beeinträchtigt waren. Außerdem wurden die Düfte nur nachts, also dann, wenn auch die Tabakschwärmer aktiv sind, gesammelt. Auf diese Weise wollten die Forschenden dem natürlichen Zustand der Düfte, so wie ihn die Falter nachts erleben, möglichst nahekommen. Insgesamt wurden die nächtlichen Duftabgaben von 17 verschiedenen Pflanzen in den Experimenten verwendet.
Anschließend wurde die Wahrnehmung dieser Düfte auf der Ebene der Antenne, also dem Geruchsorgan der Falter, und dem Gehirn untersucht. Dafür führte das Team um Sonja Bisch-Knaden Experimente mit jungfräulichen und verpaarten Tabakschwärmerweibchen durch. Bei den physiologischen Untersuchungen wurde die elektroantennografische Erfassung der Antennenaktivität mit einem Gaschromatografen gekoppelt, der für die Analyse einzelner Düfte aus einem Duftgemisch eingesetzt wird. Außerdem wurden mittels Calcium-Imaging die Aktivitätsmuster der duftverarbeitetenden Neuronen im Hirn von Tabakschwärmern sichtbar gemacht, die verschiedenen Düften ausgesetzt worden waren.
“Die wichtigsten Nektarquellen, wie Agaven- und Stechapfelblüten, geben einen starken Duft ab, auf den die Antenne und das Gehirn von Tabakschwärmerweibchen auch stärker als auf jeden anderen Duft reagieren. Hier scheint die Identifikation des Blütendufts einfach zu sein. Dies gilt sowohl vor als auch nach der Verpaarung, da die wenigen Wirtspflanzen der Raupen weit verstreut im Lebensraum vorkommen, und das eierlegende Weibchen daher lange Strecken zurücklegen und seine Energiereserven immer wieder auffüllen muss. Die Eiablagepflanzen haben dagegen nur einen sehr schwachen Duft, von dem einzelne Duftkomponenten aber trotzdem von der Antenne erkannt werden. Die Aktivitätsmuster, die diese Düfte im Gehirn hervorrufen, unterscheiden sich sehr deutlich von den Aktivitätsmustern anderer Pflanzendüfte. Dieser Unterschied wird nach der Verpaarung noch größer, da das Weibchen dann den Geruch der anderen Pflanzen, die für die Eiablage nicht in Frage kommen, praktisch nicht mehr wahrnimmt. Wie das Auffinden der Wirtspflanzen in der Natur allein aufgrund ihres Geruchs möglich ist, ist trotzdem schwierig zu erklären, da die Pflanzendüfte ja nicht getrennt wahrgenommen werden können, wie in unserer Studie, sondern immer miteinander vermischt sind,“ erläutert Sonja Bisch-Knaden.
Die Raupen von Tabakschwärmern sind auf sehr wenige Wirtspflanzen, darunter die Blätter des Stechapfels Datura wrightii und des Teufelshorns Proboscidea parviflora (benannt nach den gehörnten Samenkapseln) spezialisiert. Diese Pflanzen kommen im natürlichen Lebensraum der Tabakschwärmer nur sehr vereinzelt vor. Die Düfte, die von diesen Wirtspflanzen abgegeben werden, enthalten keine besonderen Moleküle, sondern Duftkomponenten, die auch in unzähligen benachbarten Pflanzenarten zu finden sind. Es ist aber das pflanzentypische Mischungsverhältnis der Düfte, das offenbar entscheidend dafür ist, dass die Falter ihre Eiablagepflanzen dennoch treffsicher aufspüren.
Sonja Bisch-Knaden und ihr Team möchten jetzt zum Vergleich verwandte Schwärmerarten untersuchen. Obwohl diese Falter aus den gleichen Blüten Nektar trinken, wachsen ihre Larven auf jeweils unterschiedlichen Wirtspflanzen. In den Experimenten reagierten die Tabakschwärmerweibchen nach der Verpaarung sogar stärker auf die Düfte von Wirtspflanzen dieser anderen Schwärmerarten als vor der Verpaarung: auf einen wilden Wein, der die Wirtspflanze der Raupen der Achemon-Sphinxmotte ist, und die Zweige des Trompetenbaums Chilopsis linearis, der als Wirtpflanze für die Schwärmerart Manduca rustica dient. „Wir haben diesen Befund als eine Art Stoppsignal für die Eiablage interpretiert. Jetzt wäre es interessant zu untersuchen, wie die Aktivitätsmuster im Gehirn der anderen Schwärmerarten aussehen, wenn sie mit denselben Pflanzendüften stimuliert werden, die aber eine andere Bedeutung für das untersuchte Tier haben,“ meint die Forscherin.
Im Laufe der Evolution sind in Folge von Anpassungen auf die Verteidigungsmechanismen von Pflanzen unglaublich viele verschiedene Insektenarten entstanden. Bei der Artbildung spielt die chemische Kommunikation in Form von Sexualpheromonen eine wichtige Rolle. Eine Änderung dieses für die Partnersuche so wichtigen Signals, kann ein wichtiger Isolationsmechanismus sein, wenn neue Arten entstehen. Die Spezialisierung auf bestimmte Wirtspflanzen, die mit einer Anpassung an die Pflanzenabwehr verknüpft ist, geht bei so sensiblen Riechern wie Nachtfaltern selbstverständlich auch mit einer Vorliebe für den Duft dieser Pflanzen einher. Eine Abneigung gegen den Duft von Pflanzen, an denen Konkurrenten fressen, ist daher nicht verwunderlich. Studien wie diese tragen dazu bei, die komplexen chemischen Wechselwirkungen zwischen Pflanzendüften und der Vielzahl der Insekten, die mit diesen Pflanzen interagieren, besser zu verstehen.
Originalpublikation:
Bisch-Knaden, S., Rafter, M. A., Knaden, M., Hansson, B. S. (2022). Unique neural coding of crucial versus irrelevant plant odors in a hawkmoth. eLife, doi: 10.7554/eLife.77429
https://doi.org/10.7554/eLife.77429

02.06.2022, Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
Größte Erbguterfassung wildlebender Schimpansen
Den größten genetischen Katalog wildlebender Schimpansenpopulationen in Afrika hat ein Forschungsteam unter Leitung des Instituts für Evolutionsbiologie (IBE), des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie (MPI-EVA) und der Universität Leipzig erstellt. Dazu wurden genetische Informationen aus Hunderten von Kotproben aus dem gesamten Verbreitungsgebiet der Tiere sequenziert. Dieser Katalog, der in Cell Genomics veröffentlicht wurde, trägt maßgeblich zur Klärung der Evolution dieser Menschenaffen bei. Darüber hinaus kann er helfen, illegalen Handel offenzulegen und so zum Schutz dieser bedrohten Art beitragen.
Im Gegensatz zum Menschen sind archäologische Funde der Vorfahren von Schimpansen kaum erhalten oder in Aufzeichnungen festgehalten worden. Fossilien von dieser Art fehlen fast ganz. Entsprechend sind die genetischen Informationen der heutigen Populationen die wesentliche Grundlage für die Beschreibung ihrer Evolutionsgeschichte und ihrer genetischen Vielfalt, sowie für ihren Schutz.
Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung des IBE in Barcelona zusammen mit iDiv, MPI-EVA und der Universität Leipzig, hat nun den bisher umfangreichsten Katalog der genetischen Vielfalt von Populationen wildlebender Schimpansen erstellt. Genetische Informationen wurden Hunderten von Schimpansen-Kotproben entnommen. Erstmals wurden für die Auswertung Methoden zur Analyse alter DNA angewandt.
„Um aus den Kotproben genetische Informationen zu gewinnen, nutzten wir erstmals Methoden, die ursprünglich für die Untersuchung alter DNA, etwa der der Neanderthaler, entwickelt wurden. Wir haben diesen Ansatz auf eine noch nie dagewesene Anzahl von Schimpansenproben aus dem Feld angewandt“, betont Prof. Tomàs Marquès-Bonet, leitender Forscher des IBE und Letztautor der Studie.
Mit diesem umfangreichen Datensatz bringen die Autoren Licht in die demografische Vergangenheit der Schimpansen und liefern weitere Beweise für die genetische Differenzierung der vier anerkannten Unterarten und den Austausch zwischen ihnen.
So stellte das Forschungsteam fest, dass geografische Faktoren wie Flüsse Barrieren für den Genfluss zwischen Schimpansenunterarten oder -gemeinschaften darstellen. Darüber hinaus zeigen die Autorinnen und Autoren potentielle Muster für die Wanderung, Vernetzung und Isolation zwischen Schimpansengruppen auf, die die genetischen Variationen dieser Populationen in den letzten 100.000 Jahren geprägt haben.
„Unser Ansatz ist sehr hilfreich bei der Ermittlung von Barrieren und natürlichen Korridoren zwischen Populationen. Damit können wir wertvolle Informationen zum Schutz der Tiere liefern“, sagt Dr. Clàudia Fontserè hinzu, Forscherin der IBE-Gruppe für vergleichende Genomik und Erstautorin der Studie.
„Wie wir Menschen haben auch Schimpansen eine komplexe Evolution hinter sich. Ihre Dynamik und die Gebiete, in denen frühere und heutige Kontakte zwischen Populationen bestehen, müssen eindeutig identifiziert werden, um zum Schutz dieser gefährdeten Art beizutragen“, betont Dr. Mimi Arandjelovic, Forscherin am iDiv, MPI EVA und der Universität Leipzig. Arandjelovic ist ebenfalls Letztautorin der Studie und Co-Direktorin des Pan African Programme: The Cultured Chimpanzee (PanAf), eines Konsortiums von Forscherinnen und Naturschützern von Schimpansen aus Afrika, Europa und Nordamerika.
Mit Hilfe der neuentwickelten Gendatenbank konnte das Team zuverlässig den Herkunftsort der Tiere bestimmen, was bisher nicht möglich war. Die Methode kann aber auch direkt für den Schutz von Schimpansen eingesetzt werden, etwa um illegale Handelsrouten für Wildtierprodukte und Waisenkinder zu identifizieren. „Beschlagnahmte Schimpansen stammen in der Regel von Orten, die nur wenige hundert Kilometer von der Fundstelle entfernt sind. Die genetische Auswertung der Kotproben kann so zuverlässige Informationen darüber liefern, welche Regionen vorrangig geschützt werden sollten“, fügt Marquès-Bonet hinzu. Die entwickelte Methodik wird bereits bei Schutzprojekten für andere Primaten- und Säugetierarten angewendet.
Diese Forschung wurde finanziert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG; FZT-118), der Max-Planck-Gesellschaft, der Heinz L. Krekeler Stiftung, dem Innovationsfonds der Max-Planck-Gesellschaft und dem Europäischen Forschungsrat für die Unterstützung in Form eines Consolidator Grant 2019.
Originalpublikation:
Fontsere, C., …, Junker, J., …, Kühl, H. S., …, Arandjelovic, M., Marques-Bonet, T. (2022): Population dynamics and genetic connectivity in recent chimpanzee history. Cell Genomics. https://www.cell.com/cell-genomics/fulltext/S2666-979X(22)00062-3

03.06.2022, Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (IZW) im Forschungsverbund Berlin e.V.
Verletzungen durch Drahtschlingen beeinträchtigen die Fortpflanzung von Hyänenweibchen in der Serengeti
Wilderei mittels Drahtschlingen hat als Beifang auch Auswirkungen auf Tierarten, die nicht das Ziel waren – von leichten Verletzungen bis zum Tod. Über die unmittelbaren Todesfälle hinaus werden diese „Kollateralschäden“ nur selten analysiert. Wissenschaftler:innen des Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) untersuchten nun die Folgen von schweren aber nicht tödlichen Schlingenverletzungen bei weiblichen Tüpfelhyänen zwischen 1987 und 2020 im Serengeti-Nationalpark, Tansania. Die Langzeitdaten zeigen, dass die Verletzungen die Lebenserwartung der Hyänen nicht verringerten, aber ihre Fortpflanzung beeinträchtigten.
Tüpfelhyänenweibchen mit schweren, aber nicht tödlichen Verletzungen durch Drahtschlingen bekamen ihren ersten Nachwuchs später, ihre Würfe waren kleiner und die Überlebenschance ihres Nachwuchses geringer als bei unversehrten Hyänenweibchen. Diese Ergebnisse wurden nun in der Fachzeitschrift „Animal Conservation“ veröffentlicht.
Obwohl sie nicht direkt das Ziel von Wilderei sind, besteht für Tüpfelhyänen (Crocuta crocuta) ein erhebliches Risiko, in einer Drahtschlinge zu sterben. Im Zentrum des Serengeti-Nationalparks wurde das als wichtigste Todesursache und die Sterblichkeit dadurch mit 8 Prozent pro Jahr ermittelt. „Dies liegt daran, dass die Hauptbeute der Tüpfelhyänen die wandernden Huftierherden, etwa Gnus und Zebras, sind. Die Hyänen legen regelmäßig weite Strecken von ihren Clan-Territorien zurück, um in Gebieten mit großen Ansammlungen ihrer Beutetiere zu fressen, bevor sie in ihr Territorium zurückkehren“, erklären Dr. Marion L. East und Prof. Heribert Hofer, Ko-Autoren des wissenschaftlichen Aufsatzes. Einigen Hyänen gelingt es jedoch, den Drahtschlingen zu entkommen, indem sie den Draht durchbeißen, mit dem die Schlinge an einem Baum befestigt ist. Selbst wenn gefangene Tiere nicht unmittelbar in der Drahtschlinge sterben, können die entstandenen Verletzungen und ihre Auswirkungen schwerwiegend sein. „Anhand von Langzeitdaten von individuell bekannten Tüpfelhyänenweibchen untersuchten wir die Folgen von schweren Schlingenverletzungen auf vier Indikatoren ihrer Leistungsfähigkeit: Erreichtes Alter, Alter bei der ersten erfolgreichen Fortpflanzung, Wurfgröße und Überlebenswahrscheinlichkeit des Nachwuchses“, sagen die Erstautorinnen Dr. Sarah Benhaiem und Sara Kaidatzi von der Leibniz-IZW-Abteilung für Ökologische Dynamik.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchten die Auswirkungen von 208 nicht-tödlichen Vorfällen von 193 Hyänenweibchen aus drei kontinuierlich beobachteten Clans zwischen 1987 und 2020 im Serengeti-Nationalpark in Tansania. Die Hyänen trugen entweder noch die Drahtschlingen oder wiesen schlingenspezifische Verletzungen oder Narben – meist im Nackenbereich – auf. Jene Fälle, die als schwere Verletzungen eingestuft wurden, wurden im Detail untersucht. „Wir fanden heraus, dass sich Weibchen mit solchen Schlingenverletzungen in Bezug auf ihre Lebenserwartung nicht von unversehrten Weibchen unterscheiden“, erklärt Benhaiem. „Was wir hingegen nachweisen konnten: diese Verletzungen reduzierten eindeutig den Fortpflanzungserfolg der Weibchen“, fügt Kaidatzi hinzu.
Einige Hyänenweibchen erlitten schwere Verletzungen durch Drahtschlingen, bevor sie ihren ersten Wurf hatten. Sie brachten ihren ersten Wurf erst mit etwa viereinhalb Jahren zur Welt, was im Vergleich zu unversehrten Weibchen eine Verzögerung von mehr als acht Monaten bedeutet. Bei der Untersuchung der Auswirkungen der Drahtschlingen auf das Überleben des Nachwuchses zeigte sich, dass bei diesen Weibchen 42 Prozent der Jungtiere bis zum Alter von einem Jahr überlebten, ein geringerer Anteil als die 51 Prozent der Jungtiere unversehrter Weibchen aus der Vergleichsgruppe aus dem Langzeitdatensatz des Teams in der Serengeti. Und nicht zuletzt brachten verletzte Weibchen kleinere Würfe zur Welt als unversehrte Weibchen: Ohne Schlingenverletzung waren 56 Prozent der Würfe Zwillingswürfe, während bei den beeinträchtigten Weibchen nur 36 Prozent der Würfe Zwillinge waren.
„Unsere Analyse zeigt, dass Wilderei mittels Drahtschlingen neben der unmittelbaren Todesfolge zusätzlich unbeabsichtigte, aber tiefgreifende Auswirkungen auf Hyänenpopulationen haben kann“, fasst Dr. East vom Leibniz-IZW zusammen. „Weibchen, die Drahtschlingen mit erheblichen Verletzungen überleben, haben kleinere Würfe – und auch der Nachwuchs überlebt mit geringerer Wahrscheinlichkeit als Nachwuchs unversehrter Mütter.“ Dieser langfristige Rückgang der Reproduktionsleistung resultiert wahrscheinlich aus verstärkten Entzündungs- und Immunreaktionen auf die Schlingenverletzung und/oder einer verminderten Fähigkeit, die langen Strecken zurückzulegen, die für die Nahrungsaufnahme notwendig sind. „Obwohl unsere Ergebnisse auf einer relativ kleinen Stichprobe von Weibchen mit schweren Verletzungen beruhen, deuten sie darauf hin, dass die Kollateralschäden von Wilderei durch den Beifang von Nicht-Zielarten durch Drahtschlingen auf Populationsebene bisher unterschätzt wurden. Künftige Untersuchungen sollten die potenziellen Reproduktionskosten subletaler Schlingenverletzungen berücksichtigen,“ so die Autor:innen abschließend.
Originalpublikation:
Benhaiem S, Kaidatzi S, Hofer H, East ML (2022): Long-term reproductive costs of snare injuries in a keystone terrestrial by-catch species. Animal Conservation. DOI: 10.1111/acv.12798

03.06.2022, Ruhr-Universität Bochum
Wie Plesiosaurier unter Wasser schwammen
Plesiosaurier, die vor rund 210 Millionen Jahren lebten, haben sich auf einzigartige Weise an das Leben unter Wasser angepasst: Ihre Vorder- und Hinterbeine haben sich im Lauf der Evolution zu vier gleichförmigen, flügelartigen Flossen entwickelt. Wie sie damit im Wasser vorankommen konnten, hat Dr. Anna Krahl in ihrer an der Ruhr-Universität Bochum und der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn betreuten Dissertation herausgearbeitet.
Unter anderem durch Nutzung der in den Ingenieurwissenschaften verbreiteten Finite-Elemente-Methode konnte sie zeigen, dass für das Vorankommen eine Verwindung der Flossen notwendig war. Anhand von Knochen, Modellen und Rekonstruktionen der Muskeln konnte sie den Bewegungsablauf rekonstruieren. Sie berichtet in der Zeitschrift PeerJ vom 3. Juni 2022.
Plesiosaurier gehören zu einer Gruppe von Sauriern, den Sauropterygia oder Paddelechsen, die sich wieder an ein Leben im Meer angepasst haben. Sie entwickelten sich in der späten Trias vor 210 Millionen Jahren, lebten zeitgleich mit den Dinosauriern und starben am Ende der Kreidezeit aus. Plesiosaurier zeichnen sich durch einen oft extrem verlängerten Hals mit kleinem Kopf aus – die Elasmosaurier haben sogar den längsten Hals aller Wirbeltiere. Es gab aber auch große räuberische Formen mit einem eher kurzen Hals und gewaltigen Schädeln. Der Hals sitzt bei allen Plesiosauriern an einem tropfenförmigen, hydrodynamisch gut angepassten Körper mit einem stark verkürzten Schwanz.
Forschende rätseln seit 120 Jahren, wie Plesiosaurier geschwommen sind
Das zweite Merkmal, das die Plesiosaurier so ungewöhnlich macht, sind vier gleichförmige flügelartige Flossen. „Dass die Vorderbeine zu tragflächenartigen Flossen umgewandelt sind, kommt in der Evolution häufiger vor, etwa bei Meeresschildkröten. Niemals wieder wurden jedoch die Hinterbeine in einen fast genauso aussehenden Tragflächen-artigen Flügel umgewandelt,“ erklärt Anna Krahl, deren Doktorarbeit von Prof. Dr. P. Martin Sander (Bonn) und Prof. Dr. Ulrich Witzel (Bochum) betreut wurde. Meeresschildkröten und Pinguine haben zum Beispiel Ruderfüße. Seit über 120 Jahren rätseln Forschende der Wirbeltierpaläontologie, wie Plesiosaurier mit diesen vier Flügeln geschwommen sein könnten. Ruderten sie wie Süßwasserschildkröten oder Enten? Flogen sie unter Wasser wie Meeresschildkröten und Pinguine? Oder kombinierten sie Unterwasserflug und Rudern wie heutige Seelöwen oder die Papua-Weichschildkröte? Ungeklärt ist auch, ob die Vorder- und Hinterflossen im Gleich- oder Gegentakt oder phasenverschoben geschlagen wurden.
Anna Krahl beschäftigt sich seit mehreren Jahren mit dem Körperbau der Plesiosaurier. Sie untersuchte die Knochen des Schulter- und Beckengürtels, der Vorder- und Hinterflossen, sowie die Schultergelenkoberflächen des Plesiosauriers Cryptoclidus eurymerus aus der mittleren Jurazeit (vor rund 160 Millionen Jahren) an einem vollständigen im Goldfuß-Museum der Universität Bonn ausgestellten Skelett. Plesiosaurier haben versteifte Ellbogen- und Knie- sowie Hand- und Fußgelenke, aber funktionierende Schulter-, Hüft- und Fingergelenke. „Die Analyse im Vergleich zu heutigen Meeresschildkröten und basierend darauf, was man über deren Schwimmvorgang weiß, hat gezeigt, dass Plesiosaurier vermutlich nicht in der Lage waren, ihre Flossen so sehr zu drehen, wie es fürs Rudern notwendig wäre“, fasst Krahl eine ihrer Vorarbeiten zusammen. Rudern ist hauptsächlich eine Vor- und Zurück- Bewegung, bei der der Wasserwiderstand zum Vorwärtskommen genutzt wird. Die bevorzugte Flossenbewegungsrichtung bei Plesiosauriern war dagegen ein Auf- und Abschlag, wie ihn Unterwasserflieger benutzten, um Vortrieb zu erzeugen.
Eine Verwindung war möglich und nötig
Die Frage blieb, wie Plesiosaurier die Flossen letztlich doch so verdrehen können, dass sie sie in eine hydrodynamisch günstige Position bringen und Auftrieb produzieren, ohne den Oberarm und Oberschenkel um die Längsachse zu drehen. „Das könnte mittels einer Verwindung der Flossen um die Längsachse funktionieren“, sagt Anna Krahl. „Auch andere Wirbeltiere wie die Lederschildkröte nutzen diese Bewegung nachweislich, um Vortrieb durch Auftrieb zu generieren.“ Bei der Verwindung wird zum Beispiel der erste Finger weit nach unten gebogen und der letzte Finger weit nach oben. Die übrigen Finger überbrücken diese Extrempositionen, sodass die Flossenspitze fast senkrecht steht, ohne dass eine echte Drehung in Schulter- oder Handgelenk erforderlich wäre.
Eine Rekonstruktion der Muskeln der Vorder- und Hinterflossen für Cryptoclidus mithilfe heute lebender Reptilien zeigte, dass die Saurier eine solche Flossenverwindung aktiv ermöglichen könnten. Neben klassischen Modellen fertigten die Forschenden auch Computertomografien von Oberarm- und Oberschenkelknochen von Cryptoclidus an und erstellten daraus virtuelle 3D-Modelle. „Diese digitalen Modelle waren die Grundlage für die Kräfteberechnung mit einer Methode, die wir aus den Ingenieurwissenschaften geborgt haben: die Methode der finiten Elemente, kurz FE“, erklärt Anna Krahl. In einem FE-Computerprogramm, in dem sich natürliche Belastungen etwa von Bauteilen, aber auch von Prothesen simulieren lassen, wurden alle Muskeln und ihre Ansatzwinkel am Oberarm- und Oberschenkelknochen virtuell nachgebaut. Basierend auf Muskelkraft-Annahmen aus einer vergleichbaren Studie über Meeresschildkröten konnte das Team die Belastungen der jeweiligen Knochen berechnen und visualisieren.
Verwindung der Flossen lässt sich indirekt belegen
Während eines Bewegungszyklus werden die Extremitätenknochen durch Druck-, Zug-, Biegebelastung und Torsion belastet. „Die FE-Analysen zeigten, dass Oberarm- und Oberschenkelknochen in den Flossen hauptsächlich durch Druck belastet werden und in einem deutlich geringeren Maße durch Zugspannung“, so Anna Krahl. „Das bedeutet, dass der Plesiosaurier seine Knochen möglichst materialschonend aufgebaut hat.“ Dieser natürliche Zustand lässt sich nur dann erhalten, wenn die Muskulatur zur Verwindung der Flossen und die Muskeln, die um den Knochen herumgreifen, mit einbezogen werden. „Somit können wir indirekt belegen, dass Plesiosaurier ihre Flossen verwunden haben, um effizient zu schwimmen“, resümiert Anna Krahl.
Darüber hinaus konnte das Team für die einzelnen Muskeln Kräfte berechnen, die den Auf- und Abschlag erzeugten. So stellte sich heraus, dass der Abschlag beider Flossenpaare kraftvoller als der Aufschlag war. Dies ist vergleichbar zu unseren heutigen Meeresschildkröten und anders als bei heutigen Pinguinen, die mit dem Aufschlag gleich weit vorwärts kommen wie mit dem Abschlag. „Die Anpassung der Plesiosaurier an das Leben im Wasser ist ganz anders abgelaufen als zum Beispiel die der Wale“, so Anna Krahl, die inzwischen an der Eberhard-Karls-Universität Tübingen arbeitet. „Dieser einzigartige Weg der Evolution macht sie zu einem Beispiel für die Wichtigkeit paläontologischer Forschung, weil wir nur durch sie die volle Bandbreite dessen ermessen können, was die Evolution hervorbringen kann.“
Originalpublikation:
Anna Krahl, Andreas Lipphaus, P. Martin Sander, Ulrich Witzel: Determination of muscle strength and function in plesiosaur limbs: finite element structural analyses of Cryptoclidus eurymerus humerus and femur, in: PeerJ, 2022, DOI: 10.7717/peerj.13342, https://peerj.com/articles/13342/

03.06.2022, Ruhr-Universität Bochum
Primaten und Nichtprimaten unterscheiden sich im Bau der Nervenzellen
Forschende der Arbeitsgruppe Entwicklungsneurobiologie der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Prof. Dr. Petra Wahle haben in Zusammenarbeit mit Partnern aus Mannheim, Jülich, Linz, Österreich, und La Laguna, Spanien, gezeigt, dass sich Primaten und Nichtprimaten in der Architektur ihrer kortikalen Neuronen unterscheiden. Die Unterschiede liegen darin, an welcher Stelle der Nervenzelle der als Axon bezeichnete Fortsatz entspringt, der für die Weiterleitung elektrischer Potenziale zuständig ist. Das Team berichtet in der Zeitschrift eLife vom 20. April 2022.
Wenn das Axon aus dem Dendriten entspringt
Bisher galt es als Lehrbuchwissen, dass dieses Axon, von wenigen Ausnahmen abgesehen, aus dem Zellkörper der Nervenzelle entspringt. Das Axon kann jedoch auch von einem Dendriten entspringen. Dendriten sind Fortsätze, die die synaptischen Eingänge sammeln. Das Phänomen wurde mit dem Namen „Axon carrying dendrite“, im Deutschen „Axon-tragender Dendrit“, beschrieben.
Verschiedene Tierarten und hochauflösende Mikroskopie klären über den variablen Ursprung von Axonen auf
„Ein besonderer Aspekt dieses Forschungsprojektes ist, dass nur mit archivierten Geweben und Präparaten gearbeitet wurde, darunter auch Präparate, welche seit Jahrzehnten für die Ausbildung von Studierenden benutzt wurden und werden“, erklärt Petra Wahle. Zudem wurden verschiedene Säugetierarten untersucht, so Vertreter der zoologischen Ordnungen Nagetiere (Maus, Ratte), Huftiere (Schwein), Raubtiere (Katze, Frettchen) sowie Makake und Mensch aus der Ordnung Primates.
Durch den Einsatz von fünf verschiedenen Methoden zur Markierung der Dendriten und des Axons und nach Auszählung von mehr als 34.000 Nervenzellen kamen die Forschenden zu dem Ergebnis, dass es einen speziesabhängigen Unterschied zwischen Nichtprimaten und Primaten gibt. Die erregenden Pyramidalneuronen insbesondere der äußeren Schichten II und III der Großhirnrinde von Primaten besitzen deutlich weniger Axon-tragende Dendriten als Pyramidalneuronen von Nichtprimaten. Ebenso deutliche Unterschiede lassen sich innerhalb einer Spezies (Katze, Mensch) zwischen den verschiedenen Typen der hemmenden Interneuronen feststellen. Hingegen fanden sich bei Primaten keinerlei Unterschiede zwischen primär sensorischen cortikalen Arealen und Arealen für höhere Hirnfunktionen.
Besonders wichtig war die hochauflösende Mikroskopie, wie Petra Wahle beschreibt: „Die Detektion des axonalen Ursprungs konnte so auf der Mikrometerebene genau ermittelt werden, was bei herkömmlicher Lichtmikroskopie manchmal nicht so leicht möglich ist.“
Evolutionärer Vorteil ist noch unbekannt
Über die biologische Funktion der Axon-tragenden Dendriten weiß man noch wenig. Für gewöhnlich verrechnet das Neuron die erregenden Eingänge auf die Dendriten mit der synaptischen Hemmung. Dieser Prozess wird als somatodendritische Integration bezeichnet. Erst danach entscheidet das Neuron, ob die Eingänge stark genug und wichtig genug sind, um sie durch Aktionspotenziale an nachgeschaltete Neuronen und Gehirnareale weiterzuleiten. Axon-tragende Dendriten gelten als privilegiert, weil erregende Eingänge auf diese Dendriten in der Lage sind, direkt Aktionspotenziale auszulösen. Warum dieser speziesabhängige Unterschied in der Evolution entstanden ist und welchen Vorteil er für die neocortikale Informationsverarbeitung bei Primaten haben könnte, ist ungeklärt.
Originalpublikation:
Petra Wahle, Eric Sobierajski, Ina Gasterstädt, Nadja Lehmann, Susanna Weber, Joachim H.R. Lübke, Maren Engelhardt, Claudia Distler, Gundela Meyer: Neocortical pyramidal neurons with axons emerging from dendrites are frequent in non-primates, but rare in monkey and human, in: eLife, 2022, DOI: 10.1101/2021.12.24.474100, https://elifesciences.org/articles/76101

07.06.2022, Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research – FMI
Wie Tiere die richtige Grösse erreichen
Individuen der gleichen Art sind in der Regel nahezu gleich gross – obwohl bereits kleine Unterschiede in der Wachstumsgeschwindigkeit zu deutlichen Grössenunterschieden führen könnten. Ein Team der Universität Bern und des Friedrich Miescher Instituts für biomedizinische Forschung (FMI) in Basel hat anhand von Fadenwürmern entdeckt, dass die Wachstumsgeschwindigkeit die Geschwindigkeit einer genetisch kodierten Uhr beeinflusst. Durch diese Verknüpfung erreichen langsam und schnell wachsende Individuen die gleiche Körpergrösse.
Individuen derselben Art erreichen üblicherweise eine sehr ähnliche Körpergrösse. Diese Einheitlichkeit erstaunt, wenn man bedenkt, dass die Wachstumsgeschwindigkeiten von Individuen sich aufgrund zufälliger Ereignisse in Entwicklungsprozessen und Umwelt deutlich unterscheiden können. Zudem könnten selbst kleine Wachstumsunterschiede zu grossen Grössenunterschieden führen, da Wachstum oft exponentiell verläuft, was kleine Unterschiede über die Zeit verstärkt. Weshalb also erreichen Tiere trotzdem verlässlich eine einheitliche Grösse?
LIVE-IMAGING DES WACHSTUMSPROZESSES
Wie Organismen ihre Grösse steuern, wurde bisher mehrheitlich anhand von einzelligen Mikroben untersucht. Ob mehrzellige Tiere ähnliche oder ganz andere Mechanismen verwenden, blieb hingegen weitgehend unklar. Eine Methode der Zeitraffermikroskopie, eingesetzt in der Forschungsgruppe von Helge Großhans am FMI, hat nun die Beantwortung dieser Frage anhand des Fadenwurms C. elegans ermöglicht. Benjamin Towbin, SNF-Eccellenza-Professor am Institut für Zellbiologie der Universität Bern, erlernte und optimierte diese Methode im Großhans-Labor und transferierte sie an seine neu gegründete Forschungsgruppe and der Universität Bern. Er nutzte die Methode, um die Entwicklung von hunderten C. elegans vom Schlüpfen bis zum Erwachsenwerden mikroskopisch aufzuzeichnen.
WER SCHNELL WÄCHST WIRD FRÜHER ERWACHSEN
In einer in Nature Communications veröffentlichten Studie beschreibt Benjamin Towbin einen Mechanismus, der die Einheitlichkeit der Körpergrösse zwischen einzelnen Individuen gewährleistet. Dieser Mechanismus scheint aber nicht die Grösse als solche zu messen: «Der Mechanismus erkennt, wie schnell ein Individuum wächst und passt die Zeit, nach der dieses Individuum erwachsen wird, entsprechend an», erklärt Towbin. Daher wächst ein langsam wachsendes Individuum über eine längere Zeit, so dass es trotzdem die richtige Grösse erreicht.
GENETISCHE UHR GIBT DEN TAKT VOR
Die Studie zeigt, dass die Verknüpfung von Dauer und Geschwindigkeit des Wachstums über zyklisch ein- und ausgeschaltete Gene gesteuert wird, also über Gene, die in ihrer Expression oszillieren. Aus der Forschung des Großhans-Labors war bekannt, dass solche oszillierenden Gene wie eine Uhr funktionieren, indem sie die Dauer der Jugendentwicklung steuern: nach genau vier Genexpressionszyklen endet die Jugendentwicklung und die Tiere werden erwachsen. Darauf aufbauend, entwickelte Benjamin Towbin feingesteuerte molekularen Manipulationen, welche diese Uhr verschnellern. Dadurch wurden die Tiere früher erwachsen und hatten eine kleinere Körpergrösse, wie es Towbin bereits anhand eines mathematischen Modells vorhergesagt hatte.
«Das mathematische Modell zeigt auch, dass der Einfluss der Wachstumsgeschwindigkeit auf die Geschwindigkeit von zyklischer Genexpressionen nicht spezifisch für Fadenwürmer ist», erklärt Towbin. «Ein ähnliches Prinzip könnte daher auch in zahlreichen anderen Organismen wirken.» Beispielsweise ist auch an der Entwicklung der Wirbelsäule von Wirbeltieren ein genetischer Oszillator beteiligt, dessen Kopplung zum Wachstum die richtige Grösse und Anzahl der Wirbel sicherstellen mag.
Originalpublikation:
Klement Stojanovski, Helge Großhans, Benjamin D. Towbin. Coupling of growth rate and developmental tempo reduces body size heterogeneity in C. elegans. Nature Communications DOI: 10.1038/s41467-022-29720-8, https://www.nature.com/articles/s41467-022-29720-8

07.06.2022, Eberhard Karls Universität Tübingen
Europäische Geckos haben eine lange Geschichte
Forschungsteam mit Beteiligung der Universität Tübingen untersucht ein Fossil aus dem Geiseltal in Sachsen-Anhalt – Enge Verwandtschaft mit heutiger Art der Mittelmeerregion
Geckos lebten bereits vor 47 Millionen Jahren in Europa. Das ergab die Untersuchung eines nahezu vollständigen fossilen Geckoschädels aus dem früheren Braunkohleabbaugebiet Geiseltal in Sachsen-Anhalt. Die bisher unbekannte Art beschrieb ein Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Andrea Villa vom Katalanischen Institut für Paläontologie Miquel Crusafont in Barcelona und des Biogeologen Dr. Márton Rabi von der Universität Tübingen und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. Das Forschungsteam stellte fest, dass die ausgestorbene Geckoart eng verwandt ist mit dem heute noch in Teilen der Mittelmeerregion heimischen Europäischen Blattfingergecko. Sie stellt den bisher ältesten bekannten Vertreter in dessen Abstammungslinie dar. Die neue Studie wurde in der Fachzeitschrift Papers in Palaeontology veröffentlicht.
Geckos umfassen eine stark diverse und alte Abstammungslinie echsenartiger Reptilien. „Fossilien von Geckos sind sehr selten und selten gut erhalten. Nicht einmal aus den reichen Fundorten wie der Grube Messel oder dem Geiseltal hatten wir bisher viel über ihre Evolutionsgeschichte erfahren“, berichtet Andrea Villa. Der jetzt erst untersuchte Geckoschädel sei bereits 1933 gefunden worden und habe sich als Glücksfall erwiesen. „Er ist einer der vollständigsten und ältesten Geckoschädel aus den vergangenen 66 Millionen Jahren, also dem Zeitraum nach dem großen Massensterben der Dinosaurier“, setzt er hinzu. Diese Geckoart war bisher nicht bekannt und ist einer der frühesten Ver-treter moderner Gruppen. Das Forschungsteam taufte die Art Geiseleptes delfinoi – nach dem Fundort Geiseltal, dem eng verwandten heutigen Europäischen Blattfingergecko Euleptes europaea sowie nach dem Spezialisten für ausgestorbene Reptilien Dr. Massimo Delfino.
Große Anpassungsfähigkeit
„Ursprünglich könnten diese Geckos aus Afrika stammen. Unsere Studie belegt jedenfalls, dass sie mindestens seit dem Eozän vor 47 Millionen Jahren auch in Europa lebten“, sagt Márton Rabi. Die Analyse der Forscher zeigt, dass sie eines der wenigen Wirbeltiere sind, die schon in der letzten Warmphase der Erde vorkamen und seither immer weiter bestanden. Sie hätten sowohl hier gelebt, als das Gebiet des heutigen Deutschlands mit subtropischem Wald bedeckt war und es Alligatoren in der Arktis gab, als auch unter den heutigen kühleren und trockeneren Bedingungen. Das zeuge von sehr großer Anpassungsfähigkeit. „Allerdings zog sich dieser Klimawandel über mehrere Zehnmillionen Jahre hin, im erschreckenden Kontrast zur aktuellen Erderwärmung. Die könnte nach den schlechtesten Prognosen, wenn die Emissionen weiter steigen, bereits im Jahr 2100 wieder die Bedingungen des Eozäns erreichen“, sagt Rabi.
Wie Geiseleptes delfinoi gelebt hat, ist ungewiss. Aufgrund der Ähnlichkeiten zum heutigen europäischen Gecko gehen die Forscher davon aus, dass er wie dieser dämmerungs- und nachtaktiv war. „Wahrscheinlich gehörte das Geiseltal im Eozän nicht zum bevorzugten Habitat von Geiseleptes. Sonst wären mehr Fossilien von dieser Art zu finden gewesen“, spekuliert Villa.
Originalpublikation:
Andrea Villa, Oliver Wings, and Márton Rabi: A New Gecko (Squamata, Gekkota) from the Eocene of Geiseltal (Germany) Implies Long-Term Persistence of European Sphaerodactylidae. Papers in Palaeontology, 1-20. doi: 10.1002/spp2.1434, https://doi.org/10.1002/spp2.1434

07.06.2022, Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (IZW) im Forschungsverbund Berlin e.V.
Tod von Fledermäusen an Windkraftanlagen unterbricht natürliche Nahrungsketten
Der Tod von Fledermäusen an Windenergieanlagen (WEA) hat negative Auswirkungen auf die Populationen betroffener Arten und weitreichende Konsequenzen für die biologische Vielfalt (Biodiversität) im ländlichen Raum. Bisher konnten über weitergehende Folgen des Todes von Fledermäusen nur Vermutungen angestellt werden. Jetzt zeigte ein Team von Wissenschaftler:innen des Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) in einem Aufsatz in der Fachzeitschrift „Conservation Science and Practice“, dass dadurch natürliche Nahrungsketten unterbrochen werden, was weitreichende negative Folgen für die Land- und Forstwirtschaft haben kann.
Die Untersuchung demonstriert, in welchem Ausmaß bisher die herausragende funktionelle Bedeutung der Fledermäuse für unsere Lebensräume unterschätzt wurde. Die Wissenschaftler:innen des Leibniz-IZW untersuchten das Beutespektrum von an WEA getöteten Großen Abendseglern, einer häufigen Fledermausart, die regelmäßig an WEA zu Tode kommt. Am Beispiel der vom Großen Abendsegler verzehrten Insekten dokumentierten sie, in welchem Ausmaß mit den getöteten Fledermäusen auch ihre funktionelle Bedeutung für ihre Lebensräume verloren geht.
Carolin Scholz und Christian Voigt – vom Leibniz-IZW – untersuchten, welche Insekten Große Abendsegler verzehrten, kurz bevor sie an den WEA zu Tode kamen. Hierfür analysierten sie den Mageninhalt von 17 an WEA getöteten Großen Abendseglern. Mit Hilfe ausgefeilter genetischer Methoden, inklusive der Hochdurchsatzsequenzierung, suchten sie nach den genetischen Barcodes der verzehrten Insekten. Diese genetischen Barcodes geben über die Identität der Arten Aufschluss. „Wir fanden DNA-Barcodes von 46 Insektenarten aus neun Ordnungen, die meisten davon Käfer und Nachtfalter“, sagt Scholz. „Die Insektenarten ließen sich einer Vielzahl unterschiedlicher Lebensräume, von Ackerflächen über Grünland bis zu Wäldern und Feuchtgebieten, zuordnen.“ Zwanzig Prozent der identifizierten Insektenarten werden in der Land- und Forstwirtschaft als Schädlinge oder Lästlinge angesehen, beispielsweise der Esskastanienbohrer (Curculio elephas) oder der Eichenwickler (Cydia splendana). Das Wissenschaftsteam schließt daraus, dass der Verlust von Fledermäusen bestehende Nahrungsketten unterbricht und es somit zu einer höheren Anzahl von Schädlingen und Lästligen kommen könnte, was möglicherweise durch eine chemische Schädlingsbekämpfung kompensiert wird. Die kostenlose „Service-Leistung“ der Schädlingsreduzierung durch Fledermäuse wird durch die WEA beeinträchtigt, und ist somit für die Land- und Forstwirtschaft ein relevantes Thema.
Die Energieproduktion aus Windkraft trägt unbestritten zur Reduzierung der CO2- Emission bei. Der Flächenbedarf hierfür ist groß, die ökologischen Nebenwirkungen für betroffene Tiergruppen wie Fledermäuse und Insekten massiv. Jüngst wurde für Deutschland eine Verdoppelung der für die Windenergieproduktion genutzten Landfläche beschlossen. Hiervon sind vor allem landwirtschaftliche Flächen und Forstmonokulturen betroffen. Diese Ökosysteme sind bereits durch eine reduzierte Artenvielfalt charakterisiert, da sie in der Vergangenheit mehrere Wellen der Intensivierung durchliefen, Flure bereinigt und Anbaumethoden zugunsten der Ertragserhöhung optimiert wurden. Die WEA, die im Rahmen der Energiewende aufgestellt werden, führen nun zu einer neuen Welle der Intensivierung.
„Bisher sind die Folgen dieser aktuellen Landnutzungsintensivierung für die Biodiversität und die Widerstandsfähigkeit dieser Lebensräume nicht bekannt. Das ist umso bedauerlicher, da diese Transformation gerade im großen Stil in unseren Landschaften durchgeführt wird“, berichtet Voigt, Leiter der Abteilung für Evolutionäre Ökologie. “Auf welche Weise sich die Energiewende auf die biologische Vielfalt in den betroffenen Lebensräumen auswirkt, müssen wir noch erheblich genauer verstehen. Dabei steht es außer Frage, dass die aufgestellten WEA zum Schutz des globalen Klimas und hierüber auch zum Erhalt der Biodiversität beitragen.“ Bekannt ist aber auch, dass an WEA eine große Zahl an Fledermäusen verstirbt. „Der Verlust dieser Schlagopfer ist für die Populationen oftmals schwierig abzufangen, da die betroffenen Arten geringe Reproduktionsraten haben. Es verschwinden jedoch nicht nur Individuen aus der Landschaft, sondern potenziell gehen auch ihre Interaktionen in komplexen Nahrungsnetzen verloren“ sagt Scholz, Erstautorin des Artikels.
Zählungen haben ergeben, dass pro Jahr mehr als zehn Fledermäuse an jeder konventionell betriebenen WEA zu Tode kommen. Das summiert sich bei 30.000 WEA auf dem Festland in Deutschland zu erheblichen sechsstelligen Schlagopferzahlen. Neuere Anlagen werden mittlerweile in Zeiten hoher Fledermausaktivität zeitweise abgeschaltet, um die Fledermäuse davor zu bewahren, mit den Rotorblättern zu kollidieren. Dies kann die Schlagopferzahl auf ein bis zwei Individuen pro Jahr und WEA reduzieren. Tragischerweise werden allerdings alte WEA nach wie vor ohne derartige Abschaltregeln betrieben. Dies sind immerhin 75 % aller WEA in Deutschland. „Wir müssen damit rechnen, dass pro Jahr mehr als 200.000 Fledermäuse an WEA versterben“, sagt Voigt. „Wenn weiterhin diese hohe Zahl an Schlagopfern an WEA geduldet wird, werden immer weniger Schadinsekten durch Fledermäuse verzehrt“, schlussfolgert Voigt. Fledermäuse spielen als Jäger eine wichtige Rolle bei der natürlichen Regulierung von Insektenbeständen. Der Verlust von Fledermäusen und ihres Einflusses auf Nahrungsketten lässt Ökosysteme anfälliger gegenüber Störungen werden, so mutmaßen Voigt und Scholz. Um die Zusammenhänge genauer zu verstehen, bedarf es noch weiterer, tiefergehender Forschungsarbeiten. Ein erster wichtiger Schritt zum Erhalt der Fledermäuse und ihrer funktionellen Rolle in ihren Lebensräumen wäre eine verpflichtende Abschaltung der WEA in Zeiten hoher Fledermausaktivität, fordern Voigt und Scholz. Hierfür muss die Genehmigungspraxis alter WEA überdacht werden. Nur dadurch lassen sich die negativen Folgen der Landnutzungsintensivierung durch die Energiewende auf unsere Ökosysteme auf ein Minimum beschränken.
Originalpublikation:
Scholz C, Voigt CC (2022): Diet analysis of bats killed at wind turbines suggest large scale losses of trophic interactions. Conservation Science and Practice, 2022 e12744. DOI: 10.1111/csp2.12744

07.06.2022, Staatliche Naturwissenschaftliche Sammlungen Bayerns
Verlockender Reis: Wie das Huhn zum Menschen kam und seinen Weg nach Europa fand
Neue Forschungsergebnisse verändern unser Verständnis der Umstände und des Zeitpunkts der Domestikation von Hühnern, ihrer Ausbreitung über Asien in den Westen und zeigen, wie sich ihre Rolle in den Gesellschaften während der letzten 3.500 Jahre verändert hat. Experten fanden heraus, dass der voranschreitende Reisanbau wahrscheinlich einen Prozess in Gang setzte, der dazu führte, dass Hühner zu einem der zahlreichsten Tiere der Welt wurden. Weitere Untersuchungen haben gezeigt, dass Hühner zunächst als Exoten galten und erst einige Jahrhunderte später zum „Nahrungsmittel“ avancierten.
In früheren Arbeiten wurde angenommen, dass Hühner vor bis zu 10.000 Jahren in China oder Südostasien domestiziert wurden und dass Hühner in Europa schon vor über 7.000 Jahren vorkamen. Zwei neue Studien zeigen nun, dass diese Annahme falsch ist. Die treibende Kraft hinter der Domestikation von Hühnern dürfte die Einführung des Trockenreisanbaus in Südostasien gewesen sein, wo ihr wilder Vorfahre, das rote Dschungelhuhn, lebte. Der Trockenreisanbau wirkte wie ein Magnet, der die wilden Dschungelhühner aus den Wäldern in menschliche Siedlungen lockte – offenbar der Katalysator für eine engere Beziehung zwischen Mensch und Dschungelhuhn, aus der schließlich das Haushuhn hervorging.
Der Domestizierungsprozess wird um 1.500 v. Chr. auf der südostasiatischen Halbinsel nachweisbar. Die Forschungen deuten darauf hin, dass die Hühner zunächst durch Asien und erst im frühen ersten Jahrtausend vor Chr. über die von den frühen griechischen, etruskischen und phönizischen Seehändlern genutzten Routen in den Mittelmeerraum transportiert wurden.
In Europa haben die Menschen Hühner zunächst verehrt und im Allgemeinen nicht als Nahrungsmittel betrachtet. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass einige der frühesten Hühner einzeln und als vollständige Körper bestattet und somit gar nicht geschlachtet wurden. Viele der Hühner wurden auch zusammen mit Menschen bestattet, je nach Geschlecht der bestatteten Person entweder Hähne oder Hennen. Erst später während der Römerzeit wurden Hühner und Eier auch als Nahrungsmittel populär. In Britannien zum Beispiel verzehrten die Menschen Hühner erst ab dem dritten Jahrhundert nach Christus regelmäßig, vor allem in städtischen und militärischen Siedlungsplätze.
Das internationale Expertenteam wertete Überreste von Hühnern aus, die an mehr als 600 Fundorten in 89 Ländern gefunden wurden. Die Forscher:innen untersuchten die Skelette, Fundumstände und historische Aufzeichnungen über die Gesellschaften und Kulturen, in de-nen die Knochen gefunden wurden. Die ältesten erhaltenen Knochen des Haushuhns wurden im neolithischen Ban Non Wat in Zentralthailand gefunden und stammen aus der Zeit zwi-schen 1.650 und 1.250 vor Christus.
Mittels Radiokohlenstoffdatierung gelang es dem Forscherteam das Alter von 23 Knochenfunden der frühesten Hühner aus Europa und Nordwestafrika direkt zu bestimmen. Die meisten der Knochen waren viel jünger als bisher angenommen. Die Ergebnisse widerlegen die Behauptung, dass Hühner in Europa bereits 6.000 v. Chr. lebten, und deuten darauf hin, dass sie erst um 800 v. Chr. nach Europa kamen. Nach der Ankunft im Mittelmeerraum dauerte es dann beinahe weitere 1.000 Jahre, bis sich Hühner in den kälteren Klimazonen Schottlands, Irlands, Skandinaviens und Islands etablierten.
Die beiden Studien erschienen in den Zeitschriften The Proceedings of the National Academy of Sciences USA und Antiquity. Wissenschaftler:innen der Universitäten München, Exeter, Cardiff, Oxford, Bournemouth und Toulouse sowie von Forschungsinstituten in Deutschland, Frankreich und Argentinien durchgeführt, darunter auch die Staatssammlung für Paläoanatomie München (SNSB-SPM), waren an den Untersuchungen beteiligt.
Prof. Joris Peters von der Staatssammlung für Paläoanatomie München sowie der LMU München sagt: „Zusammen mit der insgesamt sehr anpassungsfähigen, im Wesentlichen auf Getreide basierenden Ernährung der Hühner spielten die Seewege eine besonders wichtige Rolle bei der Verbreitung der Hühner nach Asien, Ozeanien, Afrika und Europa.“
Prof. Naomi Sykes von der Universität Exeter sagt: „Der Verzehr von Hühnern ist so weit verbreitet, dass die Menschen glauben, wir hätten sie nie nicht gegessen. Unsere Erkenntnisse zeigen, dass unsere Beziehung zu Hühnern in der Vergangenheit viel komplexer war und dass Hühner jahrhundertelang gefeiert und verehrt wurden“.
Prof. Greger Larson von der Universität Oxford sagt: „Diese umfassende Neubewertung der Hühner zeigt erstens, wie falsch unser Verständnis von Zeit und Ort der Hühnerdomestikation war. Und, was noch viel spannender ist, wir zeigen, wie die Einführung des Trockenreisanbaus als Katalysator für die Domestikation der Hühner und ihre weltweite Ausbreitung wirkte.”
Dr. Julia Best von der Universität Cardiff sagt: „Dies ist das erste Mal, dass Radiokohlen-stoffdatierungen in diesem Ausmaß verwendet wurden, um die Bedeutung von Hühnern in frühen Gesellschaften zu bestimmen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass es notwendig ist, frühe Funde direkt zu datieren, da dies uns das bisher klarste Bild unserer frühen Interaktionen mit Hühnern liefert.“
Dr. Ophélie Lebrasseur vom CNRS/Université Toulouse Paul Sabatier und dem Instituto Na-cional de Antropología y Pensamiento Latinoamericano, sagt: „Die Tatsache, dass Hühner heute so allgegenwärtig und beliebt sind, obwohl sie erst vor relativ kurzer Zeit domestiziert wurden, ist verblüffend. Unsere Forschung unterstreicht die Bedeutung solider osteologischer Vergleiche, sicherer stratigrafischer Datierungen und der Einordnung früher Funde in einen breiteren kulturellen und ökologischen Kontext“.
Prof. Mark Maltby von der Universität Bournemouth sagt: „Diese Studien zeigen den Wert von Museen und die Bedeutung von archäologischem Material für die Erforschung unserer Vergangenheit.“
Originalpublikation:
Peters J et al. (2022) The biocultural origins and dispersal of domestic chickens. Proceedings of the National Academy of Sciences USA
https://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2121978119
Best J et al. (2022) Redefining the timing and circumstances of the chicken’s introduction to Europe and north-west Africa. Antiquity 2022 Vol. 0 (0): 1–15
https://doi.org/10.15184/aqy.2021.90

09.06.2022, Landesbund für Vogelschutz in Bayern (LBV) e. V.
Mehr Geier für Bayern: Recka und Dagmar erfolgreich im Nationalpark Berchtesgaden ausgewildert
Zwei weitere Bartgeier von LBV und Nationalpark in die Wildnis entlassen
Über 140 Jahre nach ihrer Ausrottung durch den Menschen fliegt seit 2021 wieder der Bartgeier durch die Lüfte der deutschen Alpen. Der bayerische Naturschutzverband LBV und der Nationalpark Berchtesgaden haben heute bereits zum zweiten Mal junge, noch nicht flugfähige Bartgeier in einer Felsnische im Klausbachtal erfolgreich ausgewildert. Das auf zehn Jahre angelegte Projekt soll die zentraleuropäische, alpine Population dieser seltenen Vogelart stärken und mit den Beständen auf dem Balkan und in Kleinasien verbinden. Die Rückkehr des völlig harmlosen Greifvogels in die deutschen Alpen bildet so einen wichtigen geografischen Lückenschluss für die Art. Vor ihrer Auswilderung wurden die beiden jungen Bartgeierweibchen vom Bayerischen Umweltminister Thorsten Glauber auf die Namen „Recka“ und „Dagmar“ getauft.
„Der nächste große Schritt in der Auswilderung des majestätischen und faszinierenden Bartgeiers im östlichen Alpenraum ist geschafft. In den kommenden Jahren werden wir die Erfolgsgeschichte dieser faszinierenden Vogelart fortschreiben“, freut sich der LBV-Vorsitzende Dr. Norbert Schäffer. Die beiden Jungvögel stammen wie im vergangenen Jahr aus einer andalusischen Zuchtstation der Vulture Conservation Foundation (VCF) und gehören zu einem europäischen Nachzuchtprogramm. Auch im Nationalpark Berchtesgaden ist die Freude groß: „Zwei weitere Bartgeier haben jetzt in Berchtesgaden ein neues Zuhause gefunden. Dieser Auswilderungsort ist ideal für die Jungvögel und für die Bildungsarbeit des Nationalparks zu diesem einmaligen Artenschutzprojekt“, freut sich Nationalparkleiter Dr. Roland Baier.
Beim offiziellen Festakt, bei dem Bartgeier-Fans aus ganz Deutschland und aus weiten Teilen der Alpenregionen versammelt waren, gratulierten im Kreis der geladenen Gäste auch Landrat Bernhard Kern und der Bayerischen Umweltminister ThorstenGlauber. „Heute ist ein guter Tag für die Artenvielfalt. Die Bartgeier sind endlich wieder da, wo sie hingehören: in den bayerischen Alpen. Die Giganten der Lüfte sollen sich jetzt in Bayern etablieren. Trotz aller Herausforderungen geht das Großprojekt dieses Jahr in die zweite Runde. Die Rückkehr der beeindruckenden Greifvögel nach Bayern ist ein Meilenstein für den Artenschutz. Das Bayerische Umweltministerium unterstützt das herausragende Projekt bis Ende 2023 mit rund 610.000 Euro.“, sagt der Bayerischen Umweltminister Thorsten Glauber.
Ankunft der Geier in Berchtesgaden
Nachdem die beiden noch nicht flugfähigen Geierweibchen am Vortag vom Tiergarten der Stadt Nürnberg nach Berchtesgaden gebracht worden waren, wurden sie von den Experten des Nationalparks und des LBV aus den Transportkisten geholt und erstmals der Öffentlichkeit präsentiert. Umweltminister Thorsten Glauber übernahm hierbei die feierliche Taufe der beiden Bartgeier. Ein Bartgeierweibchen trägt den Namen „Recka“ nach der einzigen Tochter von „König Watzmann“ aus einem Werk des bayerischen Schriftstellers Ludwig Ganghofer („Die Martinsklause“). Bei einem Wettbewerb des Berchtesgadener Anzeigers waren über 100 Vorschläge eingegangen, aus denen eine Jury schließlich diesen traditionellen Namen mit Heimatbezug für einen der Junggeier auswählte. Der Name „Dagmar“ für den zweiten Vogel wurde erstmals von einem langjährigen und großzügigen Spender des LBV vergeben.
Aufstieg in die Auswilderungsnische
Anschließend wurden die beiden Junggeier in Tragekisten gesetzt und von Nationalpark- und LBV-Mitarbeiter*innen auf Kraxen den Berg zur Auswilderungsnische hinaufgetragen. Der eineinhalbstündige Aufstieg konnte anfangs noch von interessierten Wanderern begleitet werden. Ab Erreichen des weglosen Geländes in der sogenannten Halsgrube war nur noch ein kleines Team aus Experten, Trägern und Nationalpark-Rangern zugelassen. Der anspruchsvolle Steilhang und die Querung über Felsplatten in die eigentliche Nische hinein waren auf den letzten Metern mit Sicherungsseilen versehen. Im Absturzgelände war von allen Beteiligten höchste Konzentration nötig. Wegen der großen Steinschlaggefahr trugen alle Beteiligten zur Sicherheit Helme. „Nach dem geglückten Anstieg haben wir Recka und Dagmar in zuvor vorbereitete Nester aus Fichtenzweigen und Schafwolle gesetzt. Anschließend wurden den Vögeln die GPS-Sender angelegt, sie wurden noch einmal untersucht und das erste Futter aus Wildknochen in der Nähe platziert. Direkt danach haben wir uns zurückgezogen, um den beiden Geiern die Eingewöhnung in ihre neue Heimat zu ermöglichen“, erklärt LBV-Projektleiter und Bartgeierexperte Toni Wegscheider.
Die 6 mal 20 Meter große eingezäunte Felsnische liegt in etwa 1.300 Metern Höhe. Dort werden die rund 90 Tage alten Bartgeier von nun an ohne menschlichen Kontakt weiter aufwachsen und das Fliegen üben. Wissenschaftler werden die Vögel in den kommenden Monaten rund um die Uhr von einem nahegelegenen Beobachtungsplatz aus durch installierte Infrarotkameras und einem Livestream überwachen. „Die durchgehende Beobachtung ermöglicht uns, Unregelmäßigkeiten sofort zu erkennen. So können wir den beiden Vögeln einen optimalen Schutz bieten“, so Toni Wegscheider. Die Fütterung erfolgt je nach Bedarf im Abstand von mehreren Tagen.
Jungfernflug in den nächsten Wochen
Der selbständige erste Ausflug der beiden Vögel dürfte nach ausgiebigen Flugübungen in etwa vier Wochen stattfinden. „Dann sind ihre Flügel stark genug, um mit ihrer bis zu 2,90 Meter Spannweite ihre rund sechs Kilo Körpergewicht in die Luft zu heben“, sagt Nationalpark-Projektleiter Ulrich Brendel. Danach werden sie vor ihrem endgültigen Aufbruch zur Erkundung des europäischen Alpenraums noch bis in den Spätsommer in der näheren Umgebung der Felsnische im Nationalpark anzutreffen sein. Dort werden sie auch weiterhin bei Bedarf mit Nahrung versorgt und überwacht.
Rückblick auf die 2021 ausgewilderten Bartgeier
Bavaria ist momentan auf weiten Streifzügen im Umfeld des Nationalparks Berchtesgaden unterwegs. Vor knapp zwei Wochen hat ein Kletterteam des LBV allerdings Reste des im Vorjahr ausgewilderten und seit Mitte April verschwundenen Bartgeierweibchens Wally gefunden. Die Überreste des Bartgeierweibchens wurden umgehend zur Untersuchung bei einer unabhängigen Fachstelle eingereicht. „Der kürzliche Tod des Bartgeiers Wally war für uns gerade im ersten Projektjahr ein Rückschlag. Es erinnert uns aber auch daran, dass es für die auf zehn Jahre angelegte Auswilderung dieser Vogelart einen langen Atem braucht“, betont der LBV-Vorsitzende Norbert Schäffer.
Live-Webcam in Felsnische
Interessierte können die Entwicklung und Flugübungen der beiden Bartgeier-Damen in den kommenden Wochen und Monaten wie bereits im Vorjahr im Internet mitverfolgen. Die Geschehnisse in der Auswilderungsnische werden live auf der Webseite des LBV unter www.lbv.de/bartgeier-webcam sowie unter www.nationalpark-berchtesgaden.bayern.de mit der aktuell weltweit einzigen Bartgeier-Live-Webcam übertragen. Die ersten Flugversuche und der weitere Lebensweg der beiden Vögel können anschließend in den nächsten Monaten und Jahren ebenfalls im Internet mitverfolgt werden. Dank der GPS-Sender auf dem Rücken der Bartgeier werden die zukünftigen Flugrouten der Vögel auf einer Karte unter www.lbv.de/bartgeier-auf-reisen dargestellt.
Zum Projekt:
Der Bartgeier (Gypaetus barbatus) zählt mit einer Flügelspannweite von bis zu 2,90 Metern zu den größten, flugfähigen Vögeln der Welt. Anfang des 20. Jahrhunderts war der majestätische Greifvogel in den Alpen ausgerottet. Im Rahmen eines großangelegten Zuchtprojekts werden seit 1986 im Alpenraum in enger Zusammenarbeit mit dem in den 1970er Jahren gegründeten EEP (Europäisches Erhaltungszuchtprogramm) der Zoos junge Bartgeier ausgewildert. Das europäische Bartgeier-Zuchtnetzwerk wird von der Vulture Conservation Foundation (VCF) mit Sitz in Zürich geleitet. Während sich die Vögel in den West- und Zentralalpen seit 1997 auch durch Freilandbruten wieder selbstständig vermehren, kommt die natürliche Reproduktion in den Ostalpen nur schleppend voran. Ein vom bayerischen Naturschutzverband LBV (Landesbund für Vogelschutz) und dem Nationalpark Berchtesgaden gemeinsam initiiertes und betreutes Projekt zur Auswilderung von jungen Bartgeiern im bayerischen Teil der deutschen Alpen greift dies auf und unterstützt in Kooperation mit dem Tiergarten Nürnberg die alpenweite Wiederansiedelung. Dafür werden in den kommenden Jahren im Klausbachtal junge Bartgeier ausgewildert – im Jahr 2021 erstmals in Deutschland. Der Nationalpark Berchtesgaden eignet sich aufgrund einer Vielzahl von Faktoren als idealer Auswilderungsort in den Ostalpen.
Mehr Informationen zum Projekt unter www.lbv.de/bartgeier-auswilderung sowie unter www.nationalpark-berchtesgaden.bayern.de.

09.06.2022, Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie
Das prähistorische Wallacea – ein genetischer Schmelztiegel menschlicher Abstammungslinien
Die Inseln Wallaceas im heutigen Ostindonesien wurden bereits vor langer Zeit von modernen Menschen besiedelt. Um mehr Einblick in die Besiedlungsgeschichte Ostindonesiens zu erhalten, hat ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Max-Planck-Institute für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und für Menschheitsgeschichte in Jena sowie des Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment an der Universität Tübingen neue genetische Studien durchgeführt. Die Forscherinnen und Forscher fanden Nachweise für mehrere genetische Durchmischungen von Menschen verschiedener Abstammung aus den Nachbarregionen in Asien und Ozeanien vor mindestens 3.000 Jahren.
Die Inseln Wallaceas waren von Asien und Ozeanien immer durch Tiefseegebiete getrennt. Dennoch dienten diese tropischen Inseln im Pleistozän vor vielen Tausend Jahren als Korridor für die Wanderung moderner Menschen auf die Landmasse Australiens und Neu Guineas, das Gebiet Sahul, und wurden seit mindestens 47.000 Jahren besiedelt. Die archäologischen Aufzeichnungen belegen einen großen kulturellen Wandel in Wallacea, der vor rund 3.500 Jahren begann. Er steht im Zusammenhang mit der Ausbreitung austronesisch sprechender Farmer, die sich mit lokalen Gruppen aus Jägern und Sammlern mischten. Frühere genetische Studien an heutigen Bewohnerinnen und Bewohnern dieses Gebiets ergaben jedoch widersprüchliche Daten für die Durchmischung, die vor 1.100, aber möglicherweise auch vor fast 5.000 Jahren stattgefunden haben könnte.
Um mehr über die Ausbreitung der Menschen und ihre Begegnungen zu erfahren, analysierte das Forschungsteam DNA von 16 mehrere Tausend Jahre alten Individuen von verschiedenen Inseln in Wallacea. Dadurch weitete es den Datenbestand zu alten Genomen aus dieser Region stark aus. „Wir stellten deutliche Unterschiede innerhalb Wallaceas fest. Wir waren überrascht, dass sich die Abstammung früher Individuen von den südlichen Inseln nicht einfach durch Kreuzungen zwischen austronesischen und papuanischen Gruppen erklären ließ“, sagt Sandra Oliveira vom MPI für evolutionäre Anthropologie, eine Hauptautorin der Studie.
Frühe Spuren einer Abstammungslinie vom südostasiatischen Festland
Das Forschungsteam identifizierte bisher unbekannte genetische Spuren einer Abstammungslinie vom südostasiatischen Festland, die am engsten mit heutigen Menschen aus dem austroasiatischen Sprachgebiet verwandt ist. Die Forscherinnen und Forscher gehen davon aus, dass zunächst eine Durchmischung zwischen Menschen vom südostasiatischen Festland und aus Papua stattfand und erst später Gene aus Gruppen mit austronesischer Abstammung hinzukamen.
„Die genetischen Spuren vom südostasiatischen Festland stellen mich vor ein Rätsel. Ich vermute, dass sie von einer vergleichsweise kleinen Gruppe stammten, möglicherweise frühen Farmern, die weit reisten, jedoch auf ihrem Weg keine archäologischen oder sprachlichen Spuren hinterließen. Nach ihrer Ankunft vergrößerte sich dann ihre Population“, sagt Peter Bellwood von der Australian National University in Canberra, einer der Studienautoren, der seit Jahrzehnten als Archäologe auf den Inseln Südostasiens arbeitet. „Diese Entdeckung ist sehr wichtig für die archäologische Forschung in der Region“, fügt die indonesische Anthropologin Toetik Koesbardiati hinzu. „Wir werden unsere Anstrengungen verstärken, diese Wanderungsbewegungen auch auf anderen Wegen zu belegen.“
Vielfache Durchmischung innerhalb Wallaceas
Die neue Studie brachte auch zutage, dass die früheren Individuen aus dem nördlichen Wallacea und dem Pazifik enger mit den damaligen Menschen aus Austronesien verwandt waren als Individuen aus dem südlichen Wallacea – ein genetischer Befund, der mit sprachlichen Belegen übereinstimmt. Außerdem brachte die Studie Licht in den zeitlichen Ablauf der genetischen Durchmischung in Asien und Papua. „Frühere Studien dazu wurden an heutigen Populationen durchgeführt. Sie ergaben sehr unterschiedliche Zeitangaben, die teilweise noch vor archäologischen Belegen der austronesischen Ausbreitung lagen. Mithilfe der neuen Daten können wir belegen, dass die Durchmischung schubweise oder kontinuierlich seit mindestens 3.000 Jahren in Wallacea erfolgt sein muss“, erklärt Mark Stoneking vom MPI für evolutionäre Anthropologie, einer der Hauptautoren der Studie.
Abstammungslinie der lokalen Jäger und Sammler weitgehend abgeschnitten
Das Forschungsteam verglich die neu gewonnenen Genomdaten aus Wallacea außerdem mit früher veröffentlichten Daten eines vorjungsteinzeitlichen Individuums aus Sulawesi, einer weiteren Wallacea-Insel. „Alle Individuen aus Wallacea, deren Genome in dieser Studie untersucht wurden, haben eine größere Ähnlichkeit mit heutigen Gruppen aus Neu Guinea als mit früheren lokalen Populationen. Es liegt nahe, dass diese beiden Regionen in früheren Zeiten enger verbunden waren, als wir dachten“, sagt Cosimo Posth von der Universität Tübingen, ein weiterer Hauptautor der Studie. „Diese Ergebnisse bestätigen auch, dass die genetische Abstammungslinie der Jäger und Sammler in Wallacea weitgehend verschwunden ist.“
Originalpublikation:
Sandra Oliveira, Kathrin Nägele, Selina Carlhoff et al.
Ancient genomes from the last three millennia support multiple human dispersals into Wallacea
Nature Ecology & Evolution, 09 June 2022, https://doi.org/10.1038/s41559-022-01775-2

10.06.2022, BUND
Tag des Luchses: Mehr Hilfe für die Pinselohren nötig – Zu wenig Tiere für einen stabilen Bestand
Anlässlich des internationalen Tags des Luchses am 11. Juni fordert der Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND) mehr aktive Unterstützung für die bedrohten Pinselohren in Deutschland. Zwar streifen wieder Luchse durch den Bayerischen Wald, den Harz und den Pfälzerwald – ein großer Erfolg für den Artenschutz. Doch diese drei Vorkommen sind voneinander isoliert. Insgesamt gibt es nur rund 125-135 erwachsene Luchse in ganz Deutschland – viel zu wenig für einen stabilen Bestand. Inzucht und genetische Verarmung sind ein Problem, wie eine Studie unlängst feststellte.
„Die Luchse sind zurück in Deutschland. Doch sie brauchen dringend Hilfe, um sich in unserer zersiedelten Landschaft wieder ausbreiten zu können. Die voneinander isolierten Luchse müssen in Austausch gebracht werden“, sagt Friederike Scholz, BUND-Wildtierexpertin. Luchse sind eher wenig wanderfreudig und reagieren empfindlich auf Landschaftszerschneidung durch Straßen. Ihre Ausbreitung stagniert seit Jahren. Viele Luchse werden überfahren, andere kommen durch Krankheiten um oder werden illegal getötet.
„Weitere Auswilderungsprojekte sind dringend nötig, um die Luchse endlich miteinander zu vernetzen. Dafür braucht es offene Dialoge und Informationen, um die Bevölkerung einzubinden. Um besser wandern zu können, sind der Luchs und alle anderen Wildtiere auf vernetzte Lebensräume angewiesen. Wir brauchen viel mehr Querungshilfen an Straßen wie Grünbrücken und Unterführungen. Illegale Tötungen müssen konsequent verfolgt werden“, so Scholz.
Eine Studie des BUND und der Universität Freiburg hat gezeigt, dass Mitteldeutschland und hier besonders der Thüringer Wald eine Schlüsselrolle bei der Vernetzung der Luchsvorkommen hat. Gäbe es im Thüringer Wald einen stabilen Luchsbestand, so könnte die Region quasi das Drehkreuz für die Luchse in Deutschland werden. Der BUND hat daher im Rahmen seines Vorhabens „Luchsland Deutschland“ in Thüringen und Sachsen neue Projekte angeschoben – zusätzlich zu den langjährigen Aktivitäten in Bayern und Hessen.
Luchs-Projekte nach Bundesländern:
In Thüringen loten der BUND Thüringen und der WWF gemeinsam die Möglichkeiten für ein neues Auswilderungsprojekt aus. Außerdem ist der Bau eines eigens konzipierten Luchsgeheges im BUND Wildkatzendorf Hütscheroda geplant. Mit diesem Gehege möchte das Wildkatzendorf Teil eines Netzwerkes aus Zoos und Wildgehegen werden, welches sich die Zucht geeigneter Luchse für Auswilderungsprojekte auf die Fahnen geschrieben hat. Gefördert wird das Projekt vom Thüringer Umweltministerium.
In Sachsen reist der BUND durchs Land und bietet Luchsabende mit Vorträgen und der Möglichkeit zur Diskussion an. Zusätzlich soll im Rahmen einer Akzeptanzstudie gemeinsam mit der TU Dresden herausgefunden werden, wie die Nutztierhalter*innen in Sachsen zur Rückkehr des Luchses stehen. Das Projekt wird gefördert durch den Naturschutzfonds der Sächsischen Landesstiftung Natur und Umwelt aus Mitteln der Lotterie Glückspirale.
In Bayern und Hessen ist der BUND am längsten aktiv zum Luchs: Hier bringen sich die Landesverbände bereits seit Jahrzehnten in die politische Lobbyarbeit, im Dialog mit Entscheider*innen und der Öffentlichkeitsarbeit zum Thema Luchs ein.

13.06.2022, Universität Innsbruck
Schadstoffe gefährden heimische Fledermäuse
Fledermäuse wurden in Europa in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts immer seltener. Gründe dafür sind auch die Belastung mit Schwermetallen und schwer abbaubaren organischen Schadstoffen. Das zeigt eine aktuelle Studie zu den Beständen der Kleinen Hufeisennase im Bayerisch-Tiroler Alpenraum unter der Leitung der Universität Innsbruck. Urbanisierung und Verlust von Laubwäldern engen den Lebensraum der Fledermäuse zusätzlich ein.
Wo in Europa früher hundert Fledermäuse waren, findet sich heute nur noch eine. So stark sind die Bestände des einzigen flugfähigen Säugetiers hierzulande zurückgegangen. Die Ursachen dafür sind vielfältig: Verstädterung, Schadstoffbelastung, Rückgang von Insekten und Verlust von Lebensraum.
Die Kleine Hufeisennase, eine der kleinsten in Europa heimischen Fledermausarten, ist so groß wie ein Daumen und lebt bis zu drei Jahrzehnte lang. Auch ihre Bestände haben zwischen 1950 und 1980 extrem abgenommen. Ein Team um Birgit Schlick-Steiner und Florian Steiner vom Institut für Ökologie der Universität Innsbruck hat mit Partner*innen in Österreich und Bayern die Ursachen für diesen Rückgang näher untersucht.
Messungen der Cadmium- und Bleikonzentration im Kot der Tiere haben teils deutlich erhöhte Werte ergeben. Zwischen dem Aussterben von Kolonien und den erhöhten Bleiwerten gibt es einen starken Zusammenhang.
„Die Schwermetalle verursachen bei Fledermäusen Koordinationsprobleme, die den Jagderfolg reduzieren oder sogar zur Flugunfähigkeit führen können“, erläutert Birgit Schlick-Steiner. Die Schadstoffe stammen vermutlich aus inzwischen verbotenen Zugaben zu Treibstoffen, aber zumindest teilweise auch aus der Industrie sowie manchen Lacken und Verunreinigungen von Kunstdünger in der Landwirtschaft.
Auch schwer abbaubare organische Schadstoffe haben die Forscher*innen an einigen Standorten gefunden. Sie stammen aus mittlerweile verbotenen Holzschutzmitteln. Diese Schadstoffe mindern die Fortpflanzung und werden in den Fettreserven der Tiere gespeichert, bei deren Abbau im Winter sie die Tiere belasten.
Die Untersuchung der Siedlungsgebiete der Fledermäuse zeigte auch, dass ein Rückgang von Laubwäldern den Lebensraum der Tiere einschränkt.
Umweltgifte reduzieren und Lebensräume schaffen
Der Erhalt der heimischen Fledermauskolonien kann nur sichergestellt werden, wenn die Schadstoffbelastung in der Umwelt reduziert wird. „Wir sollten auf hoch toxische Holzschutzmittel verzichten und keinesfalls Altbestände aufbrauchen“, mahnt die Ökologin Birgit Schlick-Steiner. „Auch schwermetallhaltige Produkte wie manche industriell produzierten Düngemittel und Lacke sollten nicht mehr eingesetzt werden.“ Behandeltes Altholz darf nicht als Brennholz genutzt, sondern muss fachgerecht entsorgt werden, um eine Freisetzung der für Tiere – aber auch für Menschen – schädlichen Schwermetalle zu vermeiden.
Das Nahrungsangebot der Fledermäuse wird durch das Insektensterben eingeschränkt, das durch Umweltgifte aus der Landwirtschaft und den Schwund vielfältiger Lebensräume verursacht wird. „Durch die generell geschlossene Bauweise geht Lebensraum für die Fledermäuse verloren“, sagt Schlick-Steiner. „Es sollten vor allem im ländlichen Raum wieder frei zugängliche, unbeleuchtete Ein- und Ausflugsmöglichkeiten in Dachstühlen geschaffen und der Anteil von Laubbäumen in Wäldern erhöht werden, damit Fledermäuse sich wieder ansiedeln können.“
Bayerisch-Tiroler Forschungsprojekt
Das Projekt protectBats wurde durch das EU-Programm „INTERREG V-A Österreich/Bayern 2014-2020“ finanziell unterstützt und von der Universität Innsbruck (einschließlich Master-Studierende Cornelia Röß) gemeinsam mit dem Bayerischen Landesamt für Umwelt (Korbinian Freier, Patricia Darmstadt), dem Landratsamt Garmisch-Partenkirchen, Untere Naturschutzbehörde (Bernadette Wimmer) sowie der Koordinationsstelle für den Fledermausschutz in Südbayern (Andreas Zahn) und der Koordinationsstelle für Fledermausschutz und Fledermausforschung in Österreich (Anton Vorauer) konzipiert und umgesetzt. Die umweltchemischen Analysen wurden vom österreichischen Umweltbundesamt (Wolfgang Moche) durchgeführt.
Weitere Informationen:
https://molecular-ecology.at/protectbats/ – protectBats: identifying local-extinction agents of the lesser horseshoe bat in the Bavarian-Tyrolean Alpine space

14.06.2022, Staatliche Naturwissenschaftliche Sammlungen Bayerns
Alte DNA und Zähne zeigen: Die Römer brachten das Maultier mit
Erst die Römer brachten auch Maultiere im ersten Jahrhundert über die Alpen nach Norden, davor wurden in Mitteleuropa ausschließlich Pferde als Reittiere genutzt. Das zeigen die Genanalysen einer Forschergruppe der Universität Wien, des ArchaeoBioCenters der LMU München sowie der Staatssammlung für Paläoanatomie München (SNSB-SPM). Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher:innen nun in der Fachzeitschrift Journal of Archaeological Science.
Bis zum Ende der Eisenzeit (ca. 1. Jahrhundert vor Chr.) wurden in den keltischen Siedlungen im nördlichen Alpenvorland ausschließlich Pferde gezüchtet. Die von den Kelten hochgeschätzten „Tiere für die Elite“ fanden vor allem bei Militäreinsätzen Verwendung. Als die Römer kurz vor Christi Geburt in die Gebiete nördlich der Alpen vordrangen und sich dort ansiedelten, brachten sie aus dem Mittelmeerraum auch Maultiere mit. Diese waren beim Militär als Pack- und Arbeitstiere hoch angesehen. Die Römer schätzten die Esel-Pferd-Kreuzungen, sogenannte Hybride, insbesondere in Bezug auf ihre Kraft, Ausdauer und Trittsicherheit im Gebirge. Außerdem kommen Maultiere mit wenig wertvollerem Futter aus und sind widerstandsfähiger Krankheiten gegenüber als Pferde und Esel.
Der Beginn der wirtschaftlichen und militärischen Bedeutung von Maultieren für die Menschen in Siedlungsgebieten nördlich der Alpen war bisher mit Unsicherheiten behaftet. Selbst für Fachleute ist es schwierig, die archäologischen Überreste von Equiden – Pferde, Esel sowie deren Kreuzungen, die Maultiere und Maulesel – voneinander zu unterscheiden. Zu ähnlich sind sich die meisten Skelettelemente der Tiere aus dieser Gruppe. Ein Forscherteam der Universität Wien, des Lehrstuhls für Paläoanatomie, Domestikationsforschung und Geschichte der Tiermedizin der LMU München sowie der Staatssammlung für Paläoanatomie München hat nun in einer Studie die alte DNA von über 400 Equiden aus einer keltischen und sieben römischen Siedlungen in den nördlichen Provinzen des Römischen Reichs – heute Süddeutschland, Ostschweiz und Österreich – untersucht. Die Genanalysen verglichen die Forscher:innen mit den Ergebnissen der klassischen Methoden zur Artbestimmung, der Analyse der Morphologie, Form und Größe von Unterkieferzähnen und ausgewählten Knochen. Überreste von Maultieren fanden sich nur in den römischen Siedlungen. Außerdem zeigten die Untersuchungen, dass Maultiere sich nicht nur anhand ihrer altDNA identifizieren lassen, sondern auch durch die Merkmale insbesondere ihrer vorderen Backenzähne, den sogenannten Prämolaren.
„Voraussetzung für die sichere Identifikation der Pferd-Esel-Hybridformen sind allerdings umfassende Referenzsammlungen von Equidenskeletten, damit Forscherinnen und Forscher diese mit archäologischen Funden vergleichen können“, erläutert Prof. Dr. Peters, Direktor der Staatssammlung für Paläoanatomie München und Inhaber des Lehrstuhls für Paläoanatomie, LMU München. „Nicht immer ist im archäologischen Fundmaterial DNA ausreichend gut erhalten, um Tiere sicher bestimmen zu können. Daher ist auch für die Erforschung vergangener Kulturen der Aufbau von umfangreichen naturkundlichen Sammlungen unabdingbar.“
Originalpublikation:
Sharif MB, Mohaseb AF, Zimmermann MI, Trixl S, Saliari K, Kunst GK, Cucchi T, Czeika S, Mashkour M, Orlando L, Schaefer K, Peters J, Mohanesan E (2022) Ancient DNA refines tax-onomic classification of Roman equids north of the Alps, elaborated with osteomorphology and geomric morphometrics, Journal of Archaeological Science, Vol. 143, 105624

21.06.2022, Universität Bremen
Studie: Algenmatten als Zufluchtsort für viele Tiere im Mittelmeer
Marine Ökosysteme verändern sich durch den Klimawandel, auch im Mittelmeer. Dort spielen bisher kaum untersuchte Rotalgenmatten offenbar eine besondere Rolle als Zufluchtsort für viele unterschiedliche Tiere. Die Abteilung Marine Ökologie der Universität Bremen hat nun überraschende Ergebnisse in der renommierten Fachzeitschrift Communications Biology publiziert. Sie basieren auf den zusammengefassten Erkenntnissen aus sechs Bachelorarbeiten von Studierenden der Universität Bremen.
Nahezu alle marinen Ökosysteme weltweit sind vom anthropogenen Klimawandel bedroht. Die durch den Klimawandel verursachte Ozeanerwärmung, oft in Kombination mit Überfischung und Überdüngung, führen zum Wandel dieser Ökosysteme. So lassen sich weltweit Veränderungen der Meeresboden-Gemeinschaften beobachten: Wirbellose Tiere wie Korallen oder Pflanzen wie Seegräser, die Lebensräume bilden, werden dabei oft durch Algen ersetzt.
Häufig geht mit diesen Veränderungen ein Verlust an charakteristischen Ökosystemfunktionen wie struktureller Komplexität und Biodiversität, also der Vielfalt von Lebewesen, einher. Im Mittelmeer werden klassische Lebensräume mit hoher Biodiversität, wie Seegraswiesen oder Hornkorallenwälder auf felsigem Untergrund, aktuell an vielen Standorten von Rotalgenmatten überwachsen. Wissen über diese Veränderungen und ihre Konsequenzen ist jedoch kaum vorhanden.
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eines internationalen Forschungsprojekts unter Leitung der Abteilung Marine Ökologie der Universität Bremen in Partnerschaft mit dem Institut für marine Biologie auf der Insel Giglio, Toskana, Italien, haben an mehreren Standorten rund um Giglio die Artenzusammensetzung und -vielfalt innerhalb der Rotalgenmatten untersucht und mit benachbarten Seegraswiesen verglichen.
Neu gebildete Ökosysteme verstehen
„Unser Wissen über diese Rotalgenmatten, die immer häufiger zu werden scheinen, ist arg limitiert. Forschungsprojekte, die Licht ins Dunkle bringen, sind also notwendig um diese neuen Ökosysteme verstehen zu können“, erklärt Professor Christian Wild, Leiter der Abteilung für ‚Marine Ökologie‘ der Universität Bremen. Sein wissenschaftlicher Mitarbeiter Dr. Yusuf C. El-Khaled ist Erstautor der Studie, die kürzlich in der Fachzeitschrift Communications Biology veröffentlicht wurde.
Insgesamt sechs Bachelorarbeiten von Studierenden der Universität Bremen, die diese Rotalgenmatten untersucht haben und deren Ergebnisse in diesem Artikel synoptisch zusammengeführt wurden, haben spannende Ergebnisse erzielt. Alle sechs Bachelorstudierenden sind auch Co-Autoren der Publikation. „Wir haben gezeigt, dass das typische Bild von artenarmen, algendominierten Ökosystemen in diesem Fall nicht der Realität entspricht. Ganz im Gegenteil, diese Rotalgenmatten stecken voll von kleinen wirbellosen Tieren wie Seesternen, Muscheln, Röhrenwürmern, Moostierchen, und Seescheiden. Sowohl die Artenzahl als auch die Zahl der Individuen übersteigen die der benachbarten Seegraswiesen deutlich“, sagt El-Khaled. „Alle gängigen Indizes, die typischerweise für einen Vergleich der Biodiversität herangezogen werden, haben gezeigt: Diese Rotalgen sind hinsichtlich ihrer Wirbellosengemeinschaft nicht nur vergleichbar mit den Seegraswiesen, sondern ihre Biodiversität ist ähnlich oder übersteigt sogar die von anderen bekannten Biodiversität-Lebensräumen wie Korallenriffen oder Mangrovenwäldern.“
Vermutung: Rotalgen haben eine Schlüsselfunktion
„Wir vermuten, dass diesen langlebigen Rotalgenmatten eine Schlüsselfunktion zukommen könnte, da Seegraswiesen und Hornkorallenwälder nicht nur – aber auch – im Mittelmeer bedroht und in ihrer Verbreitung rückläufig sind“, führt Professor Wild aus. „Diese Rotalgenmatten könnten also als ein Zufluchts-Lebensraum für wirbellose Tiere in schwierigen Zeiten fungieren. Sollten Schutzmaßnahmen für Seegraswiesen und Hornkorallenwälder erfolgreich sein und der derzeitige Rückgang gestoppt oder umgekehrt werden, könnte eine Neubesiedlung aus den Rotalgenmatten stattfinden – wo viele Tiere, die anderswo nicht mehr vorkommen, eine Zuflucht gefunden haben“.
Originalpublikation:
El-Khaled YC, Daraghmeh N, Tilstra A, Roth F, Huettel M, Rossbach FI, Casoli E, Koester A, Beck M, Meyer R, Plewka J, Schmidt N, Winkelgrund L, Merk B, and Wild C, 2022, Fleshy red algae mats act as temporary reservoirs for sessile invertebrate biodiversity, Communications Biology (5), https://www.nature.com/articles/s42003-022-03523-5

21.06.2022, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen
Korallengärten auf der „Mauretanischen Mauer“ entdeckt
Wissenschaftler*innen von Senckenberg am Meer und der Universität Tel Aviv haben eine neue Korallenart entdeckt. Die Oktokoralle Swiftia phaeton wurde auf der weltweit größten Tiefwasserkorallenhügelkette vor der Küste Mauretaniens während verschiedener Tauchgänge in Tiefen zwischen etwa 400 und 600 Metern gefunden. Dort bildet sie „Korallengärten“ – dichte Ansammlungen von einer oder mehreren Korallenarten. Die Neubestimmung erfolgte mittels Mikro-Computertomographie. Die Forschenden warnen in ihren in den Studien vor der Gefährdung der gerade erst entdeckten Art – in ihrem Ökosystem wird Kohlenwasserstoff gefördert und seit den 1960er Jahren Fischerei betrieben.
Über 580 Kilometer erstreckt sich in einer Wassertiefe zwischen 400 und 600 Metern die bis zu 100 Meter hohe „Mauretanische Mauer“ – eine Hügelkette geformt von Tiefwasserkorallen, die sich in den vergangenen 120.000 Jahren parallel zur mauretanischen Küste entwickelt hat. „Dieser Meeresbereich beherbergt nicht nur die weltweit größte Hügelkette mit lebenden Tiefwasserriffen, sondern wird – aufgrund der außergewöhnlich hohen Fischbestände – auch intensiv vom Menschen genutzt“, erläutert Dr. Íris Sampaio, vormals bei Senckenberg am Meer in Wilhelmshaven und heute bei der Universität Tel Aviv beschäftigt. Die Meeresforscherin fährt fort: „Das hat Konsequenzen für die Riffe: Nicht nur zerstören Schleppnetze den Lebensraum von Koralle und Co., die aufgewirbelten Sedimente sind ein zusätzlicher Stressfaktor und die sauerstoffreichen Bereiche schwinden zunehmend. Es ist deshalb unerlässlich, die dortige Biodiversität zu erforschen, um sie – vor einer weiteren Zerstörung – schützen zu können.“
Sampaio hat mit ihren Kolleg*innen von Senckenberg am Meer Prof. Dr. André Freiwald und Dr. Lydia Beuck nun eine weitere neue Oktokorallenart von der „Mauretanischen Mauer“ beschrieben: Swiftia phaeton lebt an den Kontinentalhängen Mauretaniens. Die Art unterscheidet sich von ihren nordostatlantischen und mediterranen Verwandten durch die dunkelrote Farbe der Kolonien, eine Schicht von stabförmigen Hartteilen (Skleriten) auf den Polypenhügeln und die unterschiedlichen Größen der Polypen und Skleriten. „Mit Hilfe eines ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugs konnten wir Lebendnachweise der Korallen in einer Tiefe von 396 bis 639 Metern vor Mauretanien erbringen. Die neue Art besiedelt hauptsächlich abgestorbene Korallengerüste, Korallenschutt oder Gestein. Sie ist die bislang im Nordostatlantik am südlichsten auftretende bekannte Art und bildet – anders als weitere Swiftia-Arten – große ‚Korallengärten‘“, ergänzt Sampaio.
Zur taxonomischen Bestimmung der Oktokoralle setzte das Team erstmalig Mikro-Computertomographie ein. Die Methode ermöglicht ein detailliertes dreidimensionales Bild der inneren Struktur von sehr kleinen Proben. „Wir konnten so die Skleritenschicht entdecken, die Swiftia phaeton von anderen Arten unterscheidet“, erklärt Sampaio.
Freiwald resümiert: „In zukünftigen Forschungsprojekten möchten wir diese Methode häufiger einsetzen, um die verschiedenen Korallen noch zuverlässiger und einfacher zu bestimmen. Bislang sind etwa 850 Arten von den Tiefwasserriffen der ‚Mauretanischen Mauer‘ beschrieben – das ist aber nur die Spitze des Eisbergs. Wir brauchen genaue Kenntnisse zur Fauna der ‚Mauretanischen Mauer‘, um die Folgen der natürlichen und anthropogenen Einflüsse zu bewerten. Die Widerstandsfähigkeit der Korallengärten vor Mauretanien hängt vor allem mit dem Vorhandensein von Hartsubstrat für die Ansiedlung und mit der Exposition gegenüber nahrungsreichen Strömungen zusammen. Und nicht nur die Korallenriffe sind gefährdet – auch die Fischerei und damit die Lebensgrundlage vieler Menschen sowie etwa 20 Prozent der mauretanischen Staatseinnahmen stehen auf dem Spiel!“
Originalpublikation:
Sampaio I, Beuck L, Freiwald A (2022) A new octocoral species of Swiftia (Holaxonia, Plexauridae) from the upper bathyal off Mauritania (NE Atlantic). ZooKeys 1106: 121-140. https://doi.org/10.3897/zookeys.1106.81364
Íris Sampaio, Lydia Beuck, Gui M. Menezes and André Freiwald (2022): The Mauritanian Slope (NE Atlantic) Has No Desert: Swiftia sp. (Holaxonia: Plexauridae) Shaping Coral Gardens. In: Chimienti G (Ed.) Corals – Habitat formers from the shallow to the deep. IntechOpen

22.06.2022, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Forschung mit Biss
Wie stark können Insekten zubeißen? Wer über einen kräftigen Kauapparat verfügt, kann härtere Nahrung zerkleinern und auch besser im Kampf gegen Feinde bestehen. Biologen der Universität Bonn stellen nun ein mobiles System (forceX) zur Messung der Beißkräfte von kleinen Tieren einschließlich der Auswertungs-Software (forceR) vor. Damit wird es möglich nachzuvollziehen, wie Beißkräfte, zum Beispiel von Insekten, in Abhängigkeit von der Umwelt evolvierten. Die finale Fassung ist nun im Journal “Methods in Ecology and Evolution” veröffentlicht.
Die Gottesanbeterin zappelt ein wenig in der Hand des Wissenschaftlers. Als sich das Insekt dem Sensor nähert, beißt es zur Abwehr auf die beiden Metallplättchen, die den Druck auf einen Piezokristall übertragen. Der Kristall erzeugt kraftabhängig eine Spannung, die über einen Verstärker auf ein Laptop übertragen wird. Auf dem Bildschirm entstehen Kurven, die teils steil ansteigen und zuckend ein Plateau erreichen, bevor sie wieder auf den Nullwert absinken. Manchmal sind Auf- und Abstieg auch flacher – je nachdem wie schnell sich das jeweilige Insekt der Maximalkraft beim Zubeißen annähert.
Kaum Daten zur Beißkraft
“Wie stark Insekten zubeißen können, dazu liegen kaum Daten vor”, berichtet Peter Rühr, Doktorand am Institut für Evolutionsbiologie und Ökologie der Universität Bonn. Mit ihrem Sensorsystem “forceX” wollen die Wissenschaftler untersuchen, wie sich Kiefer, Muskulatur und die Kopfform von Insekten evolutiv an die Herausforderungen ihrer jeweiligen Umgebung angepasst haben. “Nicht für jedes Insekt ist es vorteilhaft, stark zubeißen zu können, da hohe Beißkräfte auch mit höheren energetischen Kosten für das Tier einhergehen”, sagt Rühr. Die Beißkraft kann etwa davon abhängen, welche Nahrung ein Insekt zu sich nimmt oder ob es die Kiefer zur Verteidigung braucht.
Das Team um Prof. Dr. Alexander Blanke, der einen Starting Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC) eingeworben hat, entwickelte bestehende Systeme zur Messung von Beißkräften weiter. In der Messanordnung der Forscher der Universität Bonn dient ein Binokular – ähnlich einer starken Lupe – dazu zu erkennen, ob die Kiefer des zu untersuchenden Insekts an der richtigen Stelle mit den Metallplättchen des Aufbaus in Berührung kommen. Das untere Plättchen ist unbeweglich, während das obere über eine Wippe die Kraft auf den Sensor überträgt.
Flexible Anpassung an die Kiefergröße möglich
“Je nach Größe und Öffnungswinkel der Kiefer verwenden wir unterschiedlich große Beiß-Plättchen, die sich austauschen lassen”, erläutert Rühr die Weiterentwicklung. “Damit lässt sich der Sensor über eine relativ große Spannweite auf die jeweiligen Erfordernisse der Tiere einstellen.” Das komplette System ist akkubetrieben und damit mobil für Messungen einsetzbar – auch in der “freien Wildbahn”.
Für stechende Insekten nutzen die Wissenschaftler eine Halterung aus Kunststoff. In der Hülse verschwinden die Tiere vollständig, nur der Kopf mit den Mundwerkzeugen ragt vorne aus einem kleinen Loch heraus. Rühr: “Damit können wir die Insekten besser positionieren, ohne sie in der Hand halten zu müssen.” Meist lassen sich die Tiere nicht lange überreden, bis sie zubeißen. Sie fühlen sich in der fremden Umgebung unwohl und wehren sich mit Abwehrbissen. Bleibt dieses instinktive Verhalten aus, streichen ihnen die Forschenden mit einem zarten Pinsel über den Kopf – spätestens dann schließen die Insekten ihre Kiefer.
Hohe Genauigkeit der Messung
Für die Veröffentlichung in “Methods in Ecology and Evolution” haben die Forscher die Genauigkeit des Systems bestimmt: Hierfür beschwerten sie das bewegliche Metallplättchen mit unterschiedlichen Gewichten von einem Gramm bis fast einem Kilogramm. Insgesamt 1.600 Wiederholungen zeigen, dass die Abweichung zwischen den Messungen maximal 2,2 Prozent beträgt. “Das ist sehr exakt”, sagt Rühr. Mit dem System lassen sich etwa auch die Kräfte von Skorpions- oder Krebsscheren messen.
Rühr und Blanke haben das System während ihrer Zeit an der Universität zu Köln unter anderem mit der dortigen Feinmechanikwerkstatt gebaut. An der Universität Bonn haben es beide weiter optimiert und die Genauigkeits-Messungen durchgeführt. Mit dazu gehört auch die Software “forceR”, mit der sich die Beißkraftwerte und die Form der Bisskurven detailliert auswerten und vergleichen lassen. Auf den Markt bringen wollen die Wissenschaftler das Beißkraftsensorsystem nicht. “Die in `Methods in Ecology and Evolution´ vorgestellten Ergebnisse stellen vielmehr die Grundlage für Nachbauten dar”, sagt Rühr. Wesentliche Teile des Sensors lassen sich nach dieser Vorlage sogar am 3D-Drucker nachbilden.
Originalpublikation:
Peter T. Rühr, Alexander Blanke: forceX and forceR: a mobile setup and R package to measure and analyse a wide range of animal closing forces, “Methods in Ecology and Evolution”, DOI: 10.1111/2041-210X.13909; URL: https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/2041-210X.13909

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