21.01.2019, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
Revolution im Bienenstock: Forscher entdecken Gen, das Bienen zu Sozialparasiten werden lässt
Eine kleine Veränderung im Erbgut der südafrikanischen Kapbiene macht aus den sozial organisierten Tieren kämpferische Parasiten. Sie sorgt dafür, dass die eigentlich unfruchtbaren Arbeiterbienen damit beginnen, selbst Eier zu legen und andere Völker zu bekämpfen. In der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Molecular Biology and Evolution“ beschreibt ein internationales Forscherteam unter Leitung der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) erstmals die genetischen Grundlagen für dieses seltene Phänomen.
Bienen sind soziale Insekten, die in großen Völkern mit einer ausgeprägten Sozialstruktur zusammen leben. Innerhalb eines Bienenstaats sind die Rollen klar verteilt: Es gibt neben den männlichen Drohnen zahlreiche unfruchtbare weibliche Arbeiterbienen, die sich um die Nestpflege kümmern und die Königin versorgen. Letztere ist als einziges Tier für den Nachwuchs des gesamten Volks zuständig – aus ihren unbefruchteten Eiern entwickeln sich die männlichen Drohnen und aus den befruchteten die weiblichen Bienen. Neue Königinnen werden erst dann herangezogen, wenn sich das Volk teilt, die bisherige Königin gestorben ist oder sie aus Altersgründen nicht mehr in der Lage ist, für neue Nachkommen zu sorgen.
Anders ist das bei der südafrikanischen Kapbiene. Einige ihrer Arbeiterbienen sind dazu in der Lage, aus unbefruchteten Eizellen weibliche Nachkommen zu zeugen. Nachdem die Tiere ihr eigenes Volk großgezogen haben, beginnen die falschen Königinnen damit, fremde, aber nahverwandte Bienenvölker anzugreifen und deren Stock letztlich zu übernehmen. Erstmals wurde das Verhalten in den 1990er Jahren von Imkern beobachtet, die versucht hatten, die Kapbiene in einer Region Südafrikas anzusiedeln, in der andere Honigbienen-Unterart lebte.
„Das Phänomen, dass Arbeiterbienen voll entwickelte Eierstöcke haben und ihren eigenen Nachwuchs aus unbefruchteten Eiern produzieren können, kommt hin und wieder vor und wird Parthenogenese, oder auch Jungfernzeugung, genannt“, erklärt der Biologe Dr. Eckart Stolle, der die Studie gemeinsam mit Dr. Denise Aumer und Prof. Dr. Robin Moritz am Institut für Biologie der MLU durchgeführt hat. Anders als bei normalen Honigbienen schlüpfen bei Kapbienen aus den unbefruchteten Eiern aber Weibchen – nicht wie normalerweise Drohnen. Dieses Phänomen ist als Thelytokie bekannt. „Das Syndrom ist zwar ungewöhnlich, ergibt aber evolutionär gesehen Sinn: Wenn eine Königin plötzlich stirbt, ermöglicht dieser Prozess es, das Bienenvolk zu retten“, ergänzt Aumer.
Seit mehreren Jahren suchen Wissenschaftler nach den genetischen Grundlagen für die Thelytokie und den Gründen, warum nicht alle Bienen darüber verfügen. Die halleschen Biologen sind diesem Prozess nun auf die Schliche gekommen: Sie verglichen das Erbgut von Kapbienen, die entweder den parasitären oder den normalen Nachwuchs hervorbringen. So fanden die Wissenschaftler ein spezielles Gen, das für die Entwicklung des parasitären Nachwuchses zuständig ist. Eine winzig kleine Variation im Code dieses Gens sorgt dafür, dass die Thelytokie in Gang gesetzt wird.
Außerdem konnten die Forscher zeigen, dass dieses Merkmal dominant vererbt wird. „Eigentlich müsste das zur Folge haben, dass im Laufe der Zeit immer mehr Bienenvölker darüber verfügen. Das ist aber nicht der Fall. Offenbar ist der zugrundeliegende Mechanismus komplexer“, so Stolle weiter. Die Forscher vermuten, dass das Thelytokie-Gen nur in Kombination mit der normalen Variante funktioniert oder dass eine Dopplung der Gene sogar tödlich für die Tiere sein kann. Bisher ist die Thelytokie nur von einigen Tieren bekannt, darunter mehrere global invasive Ameisenarten. Die Arbeit der halleschen Forscher liefert nun einen weiteren Baustein zum grundlegenden Verständnis dieses Phänomens.
Originalpublikation:
Aumer D. et al. A single SNP turns a social honey bee (Apis mellifera) worker into a selfish parasite. Molecular Biology and Evolution (2019). doi: 10.1093/molbev/msy232/5232789
21.01.2019, Georg-August-Universität Göttingen
Wie viel Regenwald brauchen Vögel? Göttinger Forscherteam beschreibt Schwellenwerte für Waldanteile
Forscherinnen und Forscher der Arbeitsgruppe für Bedrohte Arten der Universität Göttingen haben im Südwesten Kameruns untersucht, welchen Waldanteil Landschaften aufweisen müssen, um unterschiedlichen Vogelarten ausreichend Lebensraum zu bieten. Die Ergebnisse der Studie sind in der Fachzeitschrift Biological Conservation erschienen.
Die Göttinger Studie analysiert die Beziehung zwischen Vogelvielfalt und Waldbedeckung in einem etwa 4.000 Quadratkilometer großen Untersuchungsgebiet, das sowohl Schutzgebiete als auch kleinbäuerliche Agrarforstsysteme und industrielle Ölpalmenplantagen aufweist. Die Wissenschaftler dokumentieren Schwellenwerte für Waldanteile, unterhalb derer sich ursprüngliche Vogelartengemeinschaften zu verändern beginnen, beziehungsweise bei denen sie bereits weitgehend von Allerweltsarten dominiert werden. Die Daten legen nahe, dass der Waldanteil nicht unter 40 Prozent sinken sollte, wenn drastische Verluste der Vogelartenvielfalt vermieden werden sollen. Die Studie belegt aber auch, dass stark spezialisierte Vogelarten bereits ab Waldanteilen unter 70 Prozent deutlich zurückgehen und durch Generalisten, also Vögeln, die in verschiedenen Lebensräumen zuhause sind, ersetzt werden.
„Die Schwellenwerte, die wir hier diskutieren, sollten bei der Festlegung von Naturschutzstrategien für tropische Waldlandschaften eine Rolle spielen“, sagt Denis Kupsch, Erstautor der Studie. Dies sei vor allem deshalb wichtig, weil in tropischen Regionen der Druck, Agrarflächen intensiv zu nutzen, stetig zunehme. „So wäre es sinnvoll, dass sich Landnutzungsplanung und Gesetzgebung in Zukunft mehr an derartigen Grenzwerten orientieren, um ein nachhaltiges Nebeneinander von industrieller Agrarproduktion, kleinbäuerlicher Landwirtschaft und Schutzgebietsmanagement zu realisieren.“ Besonders kleinbäuerliche Agrarforstsysteme, die eine naturnahe Kulturlandschaft repräsentieren und gleichzeitig einen hohen Anteil an Naturwald erhalten, könnten dabei eine wichtige Rolle spielen, so die Autoren.
Originalpublikation:
Kupsch et al.: High critical forest habitat thresholds of native bird communities in Afrotropical agroforestry landscapes. Biological Conservation (2019). DOI: https://doi.org/10.1016/j.biocon.2018.12.001
22.01.2019, Dachverband Deutscher Avifaunisten
Bestandstrends häufiger Brutvögel in Europa aktualisiert
Zu Anfang eines jeden Jahres schreibt der European Bird Census Council (EBCC) im Rahmen des Pan-European Common Bird Monitoring Scheme (PECBMS) die Bestandstrends der häufigen Brutvögel Europas fort. Dazu leiten die Koordinatorinnen und Koordinatoren der nationalen Programme zur Erfassung der Brutvögel der EU-Mitgliedstaaten ihre jeweils aktuellen Trends an den EBCC weiter, der die Daten zusammenfassend auswertet. In die aktuelle Fortschreibung der europaweiten Bestandtrends flossen Daten zu insgesamt 170 Arten aus 28 Ländern und aus 37 Jahren (1980–2016) ein. Neben den Populationstrends einzelner Arten werden vom EBCC in dem Zusammenhang jährlich auch die europaweiten Indikatoren wildlebender Vogelarten aktualisiert: der Agrarvogelindikator, der Waldvogelindikator und der Indikator für alle häufigen Vogelarten.
Ziel von PECBMS ist es, die großräumigen und über einen langen Zeitraum erhobenen Monitoringdaten zu den Beständen der häufigen Brutvogelarten als eine Art Barometer für den Zustand der Natur in Europa zu verwenden. Vögel eignen sich besonders gut als Indikatoren. Durch ihre Stellung am Ende der Nahrungskette, zeigt die An- oder Abwesenheit bestimmter Vogelarten auch das Vorhandensein weiterer Tier- und Pflanzenarten an und gibt so Auskunft über den Zustand der biologischen Vielfalt in einem bestimmten Lebensraum.
Im EBCC sind Ornithologinnen und Ornithologen aus verschiedenen wissenschaftlichen Einrichtungen Europas vereint, um gemeinsam das Vogelmonitoring und die Erarbeitung europaweiter Brutvogelatlanten voranzutreiben und gleichzeitig den Schutz der Vogelarten zu stärken.
Die europaweiten Trends der 170 Vogelarten sowie Diagramme der aktuellen Indikatoren können Sie unter folgendem Link abrufen: https://pecbms.info/
Weitere Informationen über den EBCC und das europäische Brutvogelmonitoring erhalten Sie auf der Internetseite: https://www.ebcc.info
Die Bestandtrends für Deutschland stammen aus dem Monitoring häufiger Brutvogelarten (MhB) und werden jedes Jahr vom DDA an den EBCC weitergeleitet. An dieser Stelle ein ganz herzlicher Dank an alle Kartiererinnen und Kartierer, die am MhB teilnehmen! Vielleicht haben Sie Lust, ebenfalls mitzuarbeiten und eine der über 2.500 Probeflächen zu bearbeiten? Alle wichtigen Details und Ansprechpersonen für Ihr Bundesland finden Sie unter https://www.dda-web.de/mhb.
Über die aktuellen Bestandsentwicklungen der häufigen Brutvogelarten Deutschlands können Sie sich im Informationssystem „Vögel in Deutschland online“ auf der Internetseite des DDA informieren: https://www.dda-web.de/vid-online.
24.01.2019, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
Die „Neuen“ geben sich kryptisch: Die Folgen invasiver Arten sind oft kaum abzuschätzen
In Neuseeland und auf anderen Inseln sind es Ratten, in Europa ist es beispielsweise der Kamberkrebs, der die Krebspest überträgt: Invasive Arten können heimische Tier- und Pflanzenarten an den Rand der Ausrottung bringen. Oft bleiben sie lange Zeit unentdeckt, oder ihre schädigenden Einflüsse sind nicht gleich offensichtlich. Dieser Umstand – der im Englischen als „crypticity“ bezeichnet wird – ist eine große Herausforderung für das Management von Artengemeinschaften und den Schutz der Biodiversität. Zu diesem Schluss kommt ein internationales Forschungsteam.
An der Studie waren Forschende der Tschechischen Akademie der Wissenschaften, des Berliner Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB), der Freien und der Technischen Universität Berlin, der Universität Potsdam, des Indian Institute of Science in Bangalore in Indien sowie der Universität Wien in Österreich beteiligt. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Trends in Ecology & Evolution veröffentlicht.
Mit den verheerenden Folgen der Invasion der Mittelmeer-Miesmuschel in Südafrika hätte zu Beginn niemand gerechnet; es folgte ein Massensterben der Krabbenart Ovalipes trimaculatus. Die unvorhersehbare Eigenschaft der Muschel: sich an den Augenstielen und Mündern der Krabbe festzusetzen. Die ökologischen Effekte gebietsfremder Arten auf die heimische Tier- und Pflanzenwelt können dramatisch sein. Ein großes Problem für den Umgang mit invasiven Arten ist, dass sie oft im Verborgenen leben, oder dass ihre schädigenden Eigenschaften erst zeitverzögert offensichtlich werden. Diese zum Teil unvorhersehbaren Prozesse machen es schwierig, Ausmaß, Folgen und Risiken von biologischen Invasionen abzuschätzen und effektive Schutzmaßnahmen zu planen. Ein internationales Forschungsteam hat ein Rahmenkonzept entwickelt, wie man mit dieser Unsicherheit umgehen kann.
„Gebietsfremde Arten sind nicht pauschal problematisch. Viele solcher Arten schätzen wir, beispielsweise einige Nutzpflanzen wie die Kartoffel, die im 16. Jahrhundert nach Europa kam. Manche gebietsfremde Arten können jedoch heimische Arten und Artgemeinschaften bedrohen“, erklärt Jonathan Jeschke, IGB-Forscher und Mitautor der Studie, die ambivalente Rolle der Neuankömmlinge (Neobiota). Jeschke koordiniert auch das „Invasion Dynamics Network (InDyNet)“, ein internationales Netzwerk von Forschenden, die sich mit zeitlichen Dynamiken biologischer Invasionen beschäftigen, und in dessen Rahmen die aktuelle Studie entstanden ist.
Ob eine invasive Art schnell erkannt wird, hängt von ihren ökologischen Eigenschaften, ihrem neuen Lebensraum und den Umständen der Einschleppung ab. Wenn zum Beispiel die eingeschleppte Art einer heimischen Art äußerlich sehr ähnlich sieht, können Fachleute oft nur mittels genetischer Analysen den Unterschied feststellen. Viele Arten bleiben auch lange unentdeckt, weil sie selten vorkommen oder schlecht zugängliche Lebensräume besiedeln – aquatische Ökosysteme beispielsweise. Auf der politischen Agenda ist der Umgang mit gebietsfremden Arten zum Beispiel in den Aichi-Zielen oder in den Zielen für Nachhaltige Entwicklung verortet. Dabei wird die „crypticity“ jedoch bisher zu wenig berücksichtigt, finden die Autoren der Studie.
„Wir haben ein Set an Forschungsmethoden und Instrumenten zusammengestellt, um schädigende Arten und Eigenschaften sowie die räumlich-zeitlichen Veränderungen besser zu erfassen. Bürgerwissenschaftlerinnen und Bürgerwissenschaftler können beispielsweise die Forschung dabei unterstützen, invasive Arten zu finden; Langzeitmonitoring und -forschung wiederum dabei helfen, kritische Entwicklungen rechtzeitig zu erkennen“, sagt Ivan Jarić, Wissenschaftler der Tschechischen Akademie der Wissenschaften und Hauptautor der Studie. Jarić und sein Forschungsteam werden zukünftig darauf hinwirken, dass ihre Vorschläge in Managementkonzepte für gebietsfremde Arten Eingang finden.
Originalpublikation:
Ivan Jarić, Tina Heger, Federico Castro Monzon, Jonathan M. Jeschke, Ingo Kowarik, Kim R. McConkey, Petr Pyšek, Alban Sagouis, Franz Essl. Crypticity in Biological Invasions. Trends in Ecology & Evolution, 2019. https://doi.org/10.1016/j.tree.2018.12.008
25.01.2019, Museum für Naturkunde – Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung
Neue Dinosauriergattung entdeckt
Eine neue Studie unter der Leitung von Philip Mannion, ehemaliger Humboldt-Stipendiat am Museum für Naturkunde Berlin (MfN), und unter Mitarbeit von Daniela Schwarz, Kustodin für Dinosaurier-Fossilien am MfN, setzt sich mit fossilen Fragmenten von Dinosauriern aus Tansania auseinander. Dabei wurde eine neue Sauropodengattung und -art gefunden und als Wamweracaudia keranjei beschrieben. Dieser Name wurde u.a. in Anerkennung der Wamwera gewählt, der bevölkerungsreichsten Stammesgruppe in der Lindi-Region von Tansania. Die Ergebnisse zeigen, dass die reichhaltige Fauna von Sauropoden aus dem Jura des Tendaguru-Gebietes noch viel diverser war als bisher angenommen.
Die Tendaguru Formation aus dem Oberen Jura von Tansania im südöstlichen Afrika beherbergt mit etwa sieben bisher beschriebenen Arten eine bedeutende und diverse Fauna von sauropoden Dinosauriern. Sauropoden sind eine der artenreichsten und am weitesten verbreiteten Gruppen pflanzenfressender Dinosaurier. Doch während einige dieser Sauropoden, wie zum Beispiel der berühmte Giraffatitan und der relativ kleine Dicraeosaurus, durch vollständiges Skelettmaterial bekannt sind, wurden andere auf der Basis eher unvollständiger Skelettreste beschrieben. Das macht es für diese Gattungen schwieriger, ihre Verwandtschaftsbeziehungen zu bestimmen, gleichzeitig ergeben sich daraus auch immer wieder neue Forschungsmöglichkeiten. Die hier betroffenen Sauropoden-Gattungen Janenschia, Tendaguria und Australodocus spielen eine wichtige Rolle in der wissenschaftlichen Diskussion um den Ursprung der Titanosaurier, eine Gruppe von Sauropoden, die eigentlich erst aus der Kreide bekannt sind. Für die Rekonstruktion der Evolution der Sauropoden sind diese Tiere daher sehr wichtige Informationsquellen.
Eine neue Studie unter der Leitung von Philip Mannion, einem ehemaligen Humboldt-Stipendiaten am Museum für Naturkunde Berlin (MfN), und unter Mitarbeit von Daniela Schwarz, Kustodin für die Dinosaurier-Fossilien am MfN, setzt sich nun detailliert mit diesen fragmentarischeren Sauropoden-Gattungen auseinander. Die Studie legt eine Neubeschreibung von Janenschia, Tendaguria und Australodocus vor und liefert die derzeit umfangreichste phylogenetische Analyse für Sauropoden, um die verwandtschaftlichen Beziehungen dieser Taxa neu zu bestimmen. Für diese Arbeit benutzten die Forschenden auch computertomographische Abbildungen vom Inneren der Wirbelknochen, aus denen sie weitere wichtige Informationen gewinnen konnten. Ein Resultat der Untersuchungen ist die Bestätigung der wissenschaftlichen Validität des Sauropoden Janenschia, der aber zu einer viel ursprünglicheren Gruppe von Sauropoden gehört als früher angenommen. Im Gegensatz dazu kann der sehr fragmentarische Sauropode Australodocus bohetii als Somphospondyle mit naher Verwandtschaft zu den Titanosauriern bestätigt werden. Australodocus ist damit der einzige bislang bekannte Vertreter dieser eigentlich kreidezeitlichen Gruppe aus dem Jura. Mit Hilfe der neuen computertomographischen Aufnahmen konnte auch das Innere der 1 m breiten Rumpfwirbel von Tendaguria tanzaniensis dargestellt werden, der dadurch als erster Vertreter der basalen Turiasaurier in Gondwana erkannt wurde.
Die Autoren waren sogar in der Lage, eine neue Sauropodengattung und -art in dem Material aus Tendaguru aufzuspüren. Eine Gattung ist hierbei der Begriff für eine Ordnungseinheit in der biologischen Systematik, in welcher eine oder mehrere Arten zusammengefasst werden. Eine Reihe von Schwanzwirbelknochen, welche bislang der Gattung Janenschia zugeschrieben wurde, zeigte eine Reihe besonderer Merkmale. Es war daher nötig, für diese Stücke die neue Gattung und Art Wamweracaudia keranjei zu begründen. Dieser Name wurde in Anerkennung der Wamwera gewählt, der bevölkerungsreichsten Stammesgruppe in der Lindi-Region von Tansania, sowie zu Ehren des Chef-Ausgräber dieser Skelettreste, Mohammadi Keranje. „Mit dieser Benennung erweisen wir den Hauptakteuren der Tendaguru-Grabung zwischen 1909 und 1913 Respekt und möchten ihre großartige Arbeitsleistung bei der Bergung des Fossil-Materials nachhaltig würdigen“ sagt Johannes Vogel, Generaldirektor des MfN. Der Sauropode Wamweracaudia ist eng verwandt mit der ostasiatischen Gruppe der Mamenchisauriden.
„Diese Ergebnisse zeigen, dass die reichhaltige Fauna von Sauropoden aus dem Jura des Tendaguru-Gebietes noch viel diverser war als bisher angenommen. Die besondere Bedeutung dieser Fundstelle wird unterstrichen durch die große Anzahl einzelner Sauropodenarten und vor allem durch diese einzigartige Zusammensetzung aus diversen basalen und fortschrittlichen Sauropoden“, sagt Daniela Schwarz, Mitautorin der neuen Arbeit. Die Forschungsergebnisse werfen auch ein neues Licht auf die evolutionäre Entwicklung der Sauropoden, denn die Tendaguru-Formation enthält Vertreter von allen Sauropodengruppen, die vom mittleren Jura bis zur unteren Kreide bekannt sind. Die unerreichte Vielfalt der Sauropoden im Gebiet des Tendaguru sind ein Zeugnis aktiver Migrationsbewegungen von Sauropoden durch die zentrale Gondwana-Wüste. Es kam dabei zu Invasionen von Sauropoden aus dem Gebiet von Euamerika, die hier auf endemische Gruppen im Gebiet des westlichen Gondwana trafen. Die Anwesenheit von Sauropoden wie Janenschia und Wamweracaudia weisen zudem auf ein regionales Aussterben und die spätere räumliche Isolation von Beständen basaler Sauropodengruppen in anderen Regionen der Erde hin. Die Forschung an den Dinosauriern aus Tendaguru bleibt also weiterhin eine spannende Sache und die Forschenden des MfN freuen sich nun darauf, in der Zukunft gemeinsam mit ihren tansanischen Kollegen an der Erforschung dieses Weltkulturerbes zu arbeiten.
Veröffentlicht in: Mannion, Philip D., Schwarz, Daniela, Upchurch, Paul, and Wings, Oliver. 2019. Taxonomic affinities of the putative titanosaurs from the Late Jurassic Tendaguru Formation of Tanzania: phylogenetic and biogeographic implications for eusauropod dinosaur evolution. Zoological Journal of the Linnean Society
Die vollständige Publikation ist hier zu lesen:
https://academic.oup.com/zoolinnean/advance-article-abstract/doi/10.1093/zoolinn…
25.01.2019, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau
Herrscher der kalten Gewässer
Das Kräfteverhältnis der Meerestiere könnte sich durch die Erwärmung der Ozeane verschieben
In der Ökologie gilt die Regel, dass die Biodiversität in Richtung Äquator ansteigt und in den Tropen am höchsten ist. Eine Ausnahme bilden jedoch Warmblüter, wie Robben, Wale und Pinguine in den Ozeanen: Ihre Vielfalt nimmt in Richtung des Nord- und Südpols zu. Und das, obwohl sie dort ihren Körper stärker erwärmen müssen und die dafür notwendige Nahrung einen hohen Stoffwechsel erfordert. Ein Team um Dr. John Grady von der Michigan State Universität/USA und um die Freiburger Biologin Dr. Kristin Kaschner hat untersucht, was für weitreichende Konsequenzen die Anpassungen von warmblütigen Raubtieren an kalte Gewässer in Hinblick auf die Verteilung ihrer Artenvielfalt hat. Ihre Studie haben die Forschenden in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeigen anhand von Daten und theoretischen Modellen, was für einen evolutiven Vorsprung warmblütige Räuber mit ihrem hohen Stoffwechsel im Vergleich zu wechselwarmen Tieren in Polargebieten haben. Da Fische, als wechselwarme Tiere, in kaltem Wasser langsamer schwimmen, ist es für Robben, Wale und Pinguine in der Nähe der Pole einfacher, Beute zu fangen, und Räubern, wie zum Beispiel Haien, zu entgehen.
Die Vielfalt der Warmblüter-Raubtiere ist wichtig, um das Ökosystem zu regulieren, erklärt Grady: „Durch die Erwärmung der Ozeane wird sich jedoch das Kräfteverhältnis zugunsten der Haie und Fische verschieben. Die Populationen von Säugetieren und Vögeln werden abnehmen.“
Originalpublikation:
Grady, J.M., Maitner, B.S., Winter, A.S, Kaschner, K., et al. (2019): Metabolic asymmetry and the global diversity of marine predators. In: Science. DOI: 10.1126/science.aat4220
