Neues aus Wissenschaft und Naturschutz


28.01.2019, NABU
Zum 1.2.: Vom Paradiesvogel zur Feldlerche – Der NABU feiert 120. Geburtstag
„Vom Paradiesvogel zur Feldlerche“ – Unter diesem Motto blickt der NABU auf seinen 120. Geburtstag am 1. Februar 2019. 1899 gründete Lina Hähnle den Deutschen Bund für Vogelschutz (BfV), der seit 1990 mit dem Zusammenschluss ost-und westdeutscher Naturschützer Naturschutzbund Deutschland heißt. Heute ist der NABU ein moderner Umweltverband mit einem breiten Themenspektrum. Er engagiert sich für eine naturverträgliche Landwirtschaft, in der Insekten und Vögel eine Zukunft haben, den Schutz der Meere, streitet für eine umweltverträgliche Energie- und Verkehrswende, entwickelt Konzepte zur Abfallvermeidung und mischt sich in die politischen Debatten ein – in Berlin, Brüssel und bundesweit mit seinen mehr als 2.000 Gruppen.
Mit 700.000 Mitgliedern und Förderern ist er der größte deutsche Umweltverband. Rund 40.000 ehrenamtlich aktive Naturschutzmacherinnen und Naturschutzmacher engagieren sich für die Natur vor Ort: Sie initiieren Artenschutzprojekte vom Fledermaus- bis zum Schwalbenschutz, pflegen artenreiche Lebensräume, erklären die Natur bei Führungen und erheben ihre Stimme in Beteiligungsverfahren beispielsweise bei Ortsumgehungen und anderen Infrastrukturplanungen.
„Es ist ein stolzes Alter und ein langer, erfolgreicher Weg, den unser Verband seit seiner Gründung durch Lina Hähnle zurückgelegt hat. Die Motivation heute und damals ist gleich geblieben. Es geht im Kern darum, unseren faszinierenden Planeten mit seiner atemberaubenden Vielfalt zu erhalten und zu schützen, vor unserer Haustür und in unseren Projektregionen. Ich danke unseren Mitgliedern, Unterstützern, Partnern und besonders unseren Naturschutzmacherinnen und Naturschutzmachern für ihren unermüdlichen Einsatz“, sagt NABU-Präsident Olaf Tschimpke. Den Rückgang von Lebensräumen und den Schwund von Insekten, Feldvögeln und vielen weiteren Arten aufzuhalten, die Zerschneidung und Versiegelung der Landschaft einzudämmen und ein ambitioniertes Klimaschutzgesetz werden in diesem Jahr wichtige Herausforderungen für die Umweltpolitik.
Auch hat der NABU längst Vorschläge vorgelegt, wie eine umweltverträglichere Förderung von Landwirten künftig aussehen kann. „Wir brauchen eine neue EU-Agrarpolitik. Steuergelder müssen so verteilt werden, dass Natur und Landwirte gleichermaßen profitieren. Statt pauschaler Förderung sollten Leistungen an Naturschutzmaßnahmen gekoppelt sein. Wir brauchen Vielfalt in der Landschaft, mehr Wiesen und Weiden statt öder Nutzpflanzensteppen“, so der NABU-Präsident.
Starke Nicht-Regierungsorganisationen seien ein wichtiger Teil einer funktionierenden lebendigen Demokratie. Vor diesem Hintergrund warnte der Präsident vor Bestrebungen aus der Politik, die Klagerechte von Umweltverbänden, vor Gericht gegen umstrittene Behördenentscheidungen vorzugehen, einzuschränken. Erst Ende vergangenen Jahres gab es dazu einen Vorstoß der Bundesländer. „Diese Beteiligung ist ein hohes Gut, davon profitieren alle letztlich durch Planungssicherheit. Die Verbandsklage gibt der Natur, die sich nicht selbst verteidigen kann, eine starke Stimme. Wir klagen nicht um des Klagens Willen, sondern da, wo nicht sorgfältig geplant oder Vorgaben nicht ausreichend berücksichtigt wurden“, so Tschimpke.
Unter Lina Hähnle erzielte der Verband 1908 den ersten großen Erfolg mit der Verschärfung des Reichs-Vogelschutzgesetzes, das den bis dahin in Deutschland noch üblichen Krammetsvogelfang, den Fang vor allem von Wacholderdrosseln, verbot. Die erste internationale und damals schon bildstarke Kampagne setzte sich 1910 gegen die „Schmuckvogelausrottung“ ein. Die Motive zeigen Damen mit opulentem Kopfputz. Denn die prachtvollen Schmuckfedern der Paradiesvögel und vieler Reiher waren seinerzeit ein begehrtes Objekt für die Hutmode. Der Einsatz für Vögel ist bis heute zentral für die NABU-Aktivitäten: Das reicht vom Klassiker unter den Naturobjekten, dem „Vogel des Jahres“ aktuell mit der gefährdeten Feldlerche als Jahresvogel 2019 , über die Citizen-Sciene-Aktionen „Stunde der Gartenvögel“ und „Stunde der Wintervögel“, an denen sich über 130.000 Menschen beteiligen, bis zur klassischen praktischen Naturschutzarbeit und fachlichen und umweltpolitischen Öffentlichkeits- und Gremienarbeit.
Der Kauf aus Naturschutzsicht wertvoller Flächen, um Ökosysteme dauerhaft zu schützen, ist bis heute aktuell. Am Federsee erwarb Lina Hähnle 1911 mit privatem Kapital das erste große Naturschutzgebiet in einer Größe von damals 16 Hektar. Im Federseemoor in Baden-Württemberg besitzt der NABU heute etwa 500 Hektar. Diese Tradition führt die 2002 gegründete NABU-Stiftung Nationales Naturerbe erfolgreich fort. Inzwischen hat sie mehr als 20.000 Hektar Lebensraum für seltene und bedrohte Tiere und Pflanzen gesichert.
Mit Blick auf ein weiteres Jubiläum in diesem Jahr – 30 Jahre Mauerfall – ist der NABU stolz auf den erfolgreichen Zusammenschluss der Naturschützerinnen und Naturschützer in Ost und West. Der heutige NABU ist eine der wenigen Organisationen, die bei der Vereinigung den Namen des Ost-Partners (damals „Naturschutzbund in der DDR“) übernehmen. NABU-Markenzeichen ist der Weißstorch. Den Wappenvogel trägt der Verband seit 1966 im Logo. Die Zuteilung des „Nationalvogels“ erfolgte damals durch den Internationalen Rat für Vogelschutz, heute BirdLife International.

29.01.2019, Max-Planck-Institut für Biogeochemie
Wie sich Leben beim Auftauen der Schneeball-Erde weiter entwickelte
Nach einer globalen Vereisung ermöglichte räuberisches Plankton offenbar die Entwicklung heutiger Ökosysteme.
Wer heute einmal durch die flimmernde Hitze des Grand Canyon gewandert ist, kann es sich kaum vorstellen: Vor rund 635 bis 720 Millionen Jahren waren die Gesteinsformationen noch tief unter Gletschereis verborgen. In der heftigsten Vergletscherungsperiode der Erdgeschichte – man spricht vom Schneeball Erde – war vermutlich fast der gesamte Planet wiederholt vereist. Ein von niederländischen und deutschen Forschern der Max-Planck-Gesellschaft geführtes internationales Team hat nun erste nähere Einblicke gewonnen, welche Organismen diese bis zu 50 Millionen Jahre langen, ununterbrochenen Frostphasen überdauerten und wie sich das Leben danach weiterentwickelt hat.
Hierzu untersuchten sie organische Spuren von urzeitlichen Organismen, die in fossilen Gesteinsproben zu finden sind. Organische Substanzen werden gewöhnlich in kürzester Zeit zersetzt. Manche Fette bleiben aber selbst aus dem Präkambrium, das vor 541 Millionen Jahren endete, unversehrt erhalten, als ältestes Überbleibsel des Organismus. Ein Forscherteam des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie konnte nun 635 Millionen Jahre alte Moleküle, die aus der Auftauphase der globalen Vereisung stammen, aus fossilen Proben isolieren und als neue Molekülstruktur charakterisieren.
„So wie alle höheren Lebewesen, die Menschen eingeschlossen, Cholesterin produzieren, erzeugen auch Plankton und Bakterien ähnlich charakteristische Fettmoleküle“, erläutert Erstautor Lennart van Maldegem vom Max-Planck-Institut (MPI) für Biogeochemie in Jena, der seit Kurzem an der Australian National University in Canberra (Australien) forscht. „Diese Fettmoleküle können im Gestein Millionen Jahre überdauern und uns Aufschluss darüber geben, welche Lebensformen vor langer Zeit im Ozean gediehen.“
Doch waren die jetzt entdeckten fossilen Fette nicht das, womit die Forscher gerechnet hatten. „Ganz und gar nicht“, so Teamleiter Christian Hallmann, „wir waren völlig verblüfft, denn diese Moleküle sahen anders aus als alles, was wir je zuvor gesehen hatten!“ Nach eingehenden, komplizierten Trennverfahren konnte das Team winzige Mengen der geheimnisvollen Moleküle isolieren und ihre unbekannte Struktur in der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR)-Abteilung von Christian Griesinger am MPI für biophysikalische Chemie in Göttingen aufklären. „Das ist wirklich höchst außergewöhnlich“, erklärt Klaus Wolkenstein vom MPI für biophysikalische Chemie und dem geowissenschaftlichen Zentrum der Uni Göttingen, „noch nie wurde eine neue Struktur anhand einer derart geringen Menge eines so alten Moleküls entschlüsselt.“ Die Verbindung identifizierten die Forscher als 25,28-Bisnorgammaceran, oder abgekürzt BNG, wie van Maldegem vorschlägt.
Gleichwohl blieb der Ursprung der chemischen Verbindung rätselhaft. „Wir forschten natürlich nach, ob diese neue Substanz noch irgendwo anders vorkommt“, so van Maldegem, der dafür Hunderte alter Gesteinsproben unterschiedlichster Herkunft untersuchte, mit überraschendem Erfolg. Außer in den Gesteinen, die das Ende der weltweiten Vergletscherung miterlebten, kommt BNG besonders häufig in noch älteren Gesteinen des Grand Canyon vor. „Die Proben des Grand Canyon haben uns wirklich die Augen geöffnet“, so Hallmann. Detaillierte weiterführende Analysen über wahrscheinliche BNG-Vorläufer-Moleküle sowie über die Anteile verschiedener Kohlenstoff-Isotope in den Molekülen aus den Gesteinen des Grand Canyon ließen als Interpretation nur wenig Spielraum zu: BNG stammt höchstwahrscheinlich von heterotrophem Plankton ab, also von Organismen die ihre Energie nicht durch Photosynthese gewinnen.
„Die BNG-haltigen Organismen waren demnach echte Räuber, die ihren Energiebedarf deckten, indem sie andere Algen und Bakterien jagten und verschlangen“, sagt van Maldegem. Solch räuberisches Plankton ist in den heutigen Weltmeeren keine Seltenheit. Doch die Entdeckung, dass es auch vor 635 Millionen Jahren, also unmittelbar nach der weltweiten Vergletscherung schon so häufig vorkam, ist für die Wissenschaft ein bedeutender Fortschritt.
„Parallel zum Auftreten des rätselhaften BNG-Moleküls beobachten wir weitreichende Veränderungen der Ökosysteme: Den Übergang von einer Welt, deren Meere praktisch ausschließlich von Bakterien bevölkert waren, zu einem stärker der heutigen Erde ähnelnden Ökosystem mit deutlich mehr Algen im Ozean“, sagt van Maldegem. „Wir gehen davon aus, dass das massive Auftreten von räuberischem Verhalten dazu beigetragen hat, die Ozeane von Bakterien zu ‚säubern‘ und so Raum für Algen und anderes Plankton zu schaffen.“ In der Folge schufen komplexere Nahrungsketten die Ernährungsgrundlage für größere, höher entwickelte Lebensformen. Daraus entstanden letztlich auch die Evolutionslinien, die Menschen und Tiere hervorbrachten. Das massenhafte Aufkommen von räuberischem Verhalten spielte also wahrscheinlich eine wesentliche Rolle im Wandel unseres Planeten und seiner Ökosysteme, bis zu dem Zustand, den wir heute kennen.
Originalpublikation:
Lennart M. van Maldegem, Pierre Sansjofre, Johan W. H. Weijers, Klaus Wolkenstein, Paul K. Strother, Lars Wörmer, Jens Hefter, Benjamin J. Nettersheim, Yosuke Hoshino, Stefan Schouten, Jaap S. Sinninghe Damsté, Nilamoni Nath, Christian Griesinger, Nikolay B. Kuznetsov, Marcel Elie, Marcus Elvert, Erik Tegelaar, Gerd Gleixner, Christian Hallmann (2019).
Bisnorgammacerane traces predatory pressure and the persistent rise of algal ecosystems after Snowball Earth.
Nature Communications
DOI 10.1038/s41467-019-08306-x

30.01.2019, NABU
NABU und LBV: Weniger Meisen und Amseln, aber mehr Naturinteressierte
Mit fast 138.000 Teilnehmern neuer Rekord bei der Stunde der Wintervögel
Immer weniger Wintervögel sind in Gärten und Parks zu sehen – das zeigt das Endergebnis der neunten „Stunde der Wintervögel“. Mit der Teilnehmerzahl bei Deutschlands größter wissenschaftlicher Mitmach-Aktion geht es dagegen weiter nach oben: Fast 138.000 Teilnehmer haben ihre Vogelsichtungen dem NABU und seinem bayerischen Partner Landesbund für Vogelschutz (LBV) gemeldet. „Das ist ein neuer Rekord und zeigt, wie groß das Interesse an der heimischen Natur ist. Darüber freuen wir uns sehr“, so NABU-Bundesgeschäftsführer Leif Miller. „Gut für unsere Vögel wäre es auch, wenn immer mehr Menschen ihre Gärten als Mini-Naturschutzgebiete sehen und sie vogelfreundlich gestalten.“
Weniger erfreulich ist das Ergebnis der Vogelzählung. Die Gesamtzahl der pro Garten gemeldeten Vögel liegt mit nur 37,1 unter dem langjährigen Mittel. „Sie ist die zweitniedrigste Zahl nach dem Rekordminus von 34,4 im Jahr 2017. 2011 wurden noch fast 46 Vögel pro Garten gemeldet“, so Miller. „Der Grund für diesen deutlich negativen Trend liegt vor allem in den milden Wintern der vergangenen Jahre, die auf einige harte Winter in den Anfangsjahren der Zählaktion folgten. Damit kommen weniger Vögel in die Gärten, weil sie in schneefreien Wäldern noch genug zu fressen finden. Ob auch ein tatsächlicher Rückgang an Vögeln die Ursache sein könnte, muss in Zukunft aufmerksam verfolgt werden.“ Zudem sind offenbar weniger Vögel aus dem Norden und Osten Europas nach Deutschland gekommen, da der Winter in ganz Europa eher mild war. „Aus diesen Gründen wurden besonders von den klassischen Futterhausbesuchern wie Kohlmeisen, Blaumeisen, Sumpf- und Tannenmeisen deutlich weniger Exemplare gezählt“, so NABU-Vogelschutzexperte Lars Lachmann. „Der Trend geht eindeutig zu milderen Wintern mit weniger Meisen in den Gärten.“ Auch die Zahlen anderer Waldvögel wie Kleiber, Eichelhäher, Buntspecht und Gimpel liegen niedriger als im langjährigen Mittel.
Große Sorgen macht den NABU-Vogelschutzexperten die Amsel. Sie fuhr mit nur 2,67 Vögeln pro Garten bei der Stunde der Wintervögel 2019 ihr bisher schlechtestes Ergebnis ein. „Der sehr trockene Juli 2018 war schlecht für das Überleben der Jungvögel, da die Amseln kaum Regenwürmer finden konnten“, so Lachmann. „Doch der Hauptgrund dürfte die im Sommer 2018 grassierende Usutu-Epidemie sein.“ Das zeigt sich besonders an den Meldungen aus Hamburg, wo im Sommer bundesweit auch die meisten toten Amseln gemeldet worden waren. Dort gab es mit nur noch 2,01 Amseln pro Garten einen Verlust von 42 Prozent. Ein extremer Rückgang – noch in keinem Jahr waren zuvor weniger als 3,4 Amseln pro Garten gesehen worden.
Bei den Top fünf der Wintervögel liegt auch 2019 der Haussperling an erster Stelle, danach folgen Kohlmeise, Feldsperling, Blaumeise und Amsel.
Wer noch mehr über Deutschlands Vögel erfahren will, kann sich die kostenlose NABU App „Vogelwelt“ unter www.NABU.de/vogelwelt downloaden. Mit der bilderreichen App kann man alle Vogelarten, die in Deutschland nachgewiesen worden sind, kennenlernen und bestimmen. Insgesamt enthält die App 308 Arten.
Die nächste Vogelzählung steht vom 10. bis 12. Mai an. Dann werden bei der „Stunde der Gartenvögel“ die Brutvögel in unseren Gärten und Parks erfasst.

30.01.2019, Universität Basel
Ein kleiner Fisch gewährt Einblicke in die genetische Grundlage der Evolution
Eine Erbgutanalyse bei Stichlingen zeigt, dass sich isolierte Populationen in einer ähnlichen Umgebung vergleichbar entwickeln. Die Grundlagen dazu sind bereits im Erbgut der genetischen Vorfahren angelegt. Dies berichten Evolutionsbiologen der Universität Basel und der Universität Nottingham in der Zeitschrift «Evolution Letters».
In der Natur sind viele Beispiele zu finden, bei denen die Evolution mehrfach und unabhängig voneinander dieselben Eigenschaften hervorgebracht hat. Die gleichartige Anpassung an ähnliche Umweltbedingungen ist bei vielen Tier- und Pflanzenarten dokumentiert, wenn oft auch nur auf der Ebene der äusseren Merkmale. In welchem Mass ähnliche Populationen im Lauf ihrer Entstehung auch dieselben Genvarianten benutzt haben, ist jedoch noch kaum bekannt.
Eine neue Studie gewährt nun neue Einblicke in die genetischen Grundlagen einer solchen parallelen Evolution. Dafür haben Forschende der Universität Basel und der Universität Nottingham das Erbgut von Dreistachligen Stichlingen untersucht.
Dieser Fisch ist bei Evolutionsbiologen beliebt, da er sich vielseitig an verschiedene Lebensräume angepasst hat. Hinzu kommt, dass der gemeinsame Vorfahre von Süsswasserpopulationen – der ursprünglich im Meer lebende Stichling – heute noch existiert, was einen Blick auf die genetische Ausgangslage ermöglicht.
Isolierte Populationen entwickeln dieselben Eigenschaften
Auf der schottischen Insel North Uist kommen die Stichlinge in Gewässern vor, deren pH-Werte sich stark unterscheiden. Während die im Westen gelegenen Seen basisches Wasser enthalten, sind die Hochmoorseen im Osten sauer und nährstoffarm.
Untersuchungen an je fünf Populationen aus den westlichen und östlichen Seen zeigten, dass sich die Fische unabhängig voneinander, aber auf vergleichbare Weise an ihren basischen oder sauren Lebensraum angepasst haben. So weisen etwa alle fünf Populationen in den sauren Seen ein stark reduziertes Skelett und Zwergwuchs auf – wahrscheinlich als Anpassung an Nährstoffmangel.
Varianten im Erbgut des Vorfahren angelegt
Neben den gemeinsamen äusserlichen Merkmalen konnten die Forscher auch nachweisen, dass die Veränderungen im Genpool sehr ähnlich verlaufen sind: Die Populationen desselben Lebensraumtyps zeigten in Dutzenden von Regionen des Erbguts die gleichen genetischen Varianten. Damit lässt sich auch absehen, wo im Erbgut es unter dem Einfluss eines bestimmten Habitats zu Veränderungen kommt – die Evolution wird gleichsam vorhersagbar.
Genanalysen des marinen Urahns zeigten weiter auf, dass die Genvarianten, die für die Anpassung an saure oder an basische Gewässer von Vorteil sind, durchwegs schon im Vorfahr vorhanden sind. Ähnliche Lebensformen entstanden hier also nicht zufällig, sondern unabhängig voneinander durch eine zu erwartende Sortierung von vorteilhaften genetischen Varianten, die bereits im Genom zur Verfügung standen.
Originalpublikation:
Quiterie Haenel, Marius Roesti, Dario Moser, Andrew D. C. MacColl, and Daniel Berner
Predictable genome-wide sorting of standing genetic variation during parallel adaptation to basic versus acidic environments in stickleback fish
Evolution Letters (2019), doi: 10.1002/evl3.99

30.01.2019, Universität Basel
Städtische Biodiversität: Erstaunliche Vielfalt an Kleinlebewesen in Basler Gärten
Gärten im Stadtgebiet können eine bemerkenswerte Artenvielfalt beherbergen. Das haben Forschende der Universität Basel in einer Feldstudie festgestellt, die mit Unterstützung von Gartenbesitzerinnen und -besitzern aus der Region Basel durchgeführt wurde. Weiterhin zeigt das Forschungsteam auf, dass eine naturnahe Gartenpflege und Gestaltung die negativen Effekte der Verstädterung auf die Biodiversität weitgehend wettmachen können. Die Studie wird am 1. Februar 2019 an der öffentlichen Tagung «Naturschutz in und um Basel» vorgestellt.
Weltweit wohnen immer mehr Leute in Städten. Dementsprechend nimmt auch die Siedlungsfläche rasant zu, oft zu Lasten von naturnahen Lebensräumen. Den verbleibenden Grünflächen wird in der Regel nur eine geringe Vielfalt an Kleinlebewesen zugeschrieben. Als Grund gilt der hohe Anteil versiegelter Flächen, welche den Austausch von Kleinlebewesen erschwert oder gar verhindert. Zudem herrschen in den Städten höhere Temperaturen und fallen weniger Niederschläge als im ländlichen Raum.
Aber selbst kleine und isolierte Grünflächen können zum Erhalt der Biodiversität im bebauten Gebiet beitragen, wie ein Forschungsteam vom Fachbereich Natur-, Landschafts- und Umweltschutz der Universität Basel in einer grossangelegten Feldstudie nachgewiesen hat. Einem Aufruf in lokalen Medien folgend stellten 35 Gartenbesitzerinnen und -besitzer ihre Grünflächen in Basel, im Unterbaselbiet sowie im Leimental für die Studie zur Verfügung. In regelmässigen Abständen suchten die Forschenden im Jahr 2018 die Gärten auf, um die Vielfalt der einheimischen Pflanzen und bodenlebenden Tiere zu erfassen.
Mass der Biodiversität: Nicht-flugfähige Kleintiere
Das Mass der Biodiversität wird oft anhand der Vielfalt von Schmetterlingen und Wildbienen erfasst. «Doch fliegende Tiere können in kleinen Untersuchungsgebieten wie Gärten nur auf der Durchreise sein», so Prof. Bruno Baur. «Deshalb haben wir den Fokus auf eine Erfassung der nicht-flugfähigen, eher versteckt lebenden Kleintiere gelegt, wie etwa Ameisen, Asseln, Käfer, Schnecken, Spinnen und Tausendfüssler.»
Diese Kleinlebewesen werden von den Gartenbesitzern in der Regel kaum wahrgenommen, erfüllen aber wichtige Funktionen im Ökosystem Garten. «Beispielsweise helfen Spinnen mit, Schadinsekten zu reduzieren; Ameisen durchmischen die Erde und tragen so wesentlich zur Bodendurchlüftung bei, während Asseln und Tausendfüssler bedeutend für die Bodenbildung sind», erklärt der Naturschutzbiologe.
Erstfunde für die Schweiz
In den 35 Gärten konnten insgesamt 254 Arten nachgewiesen werden, darunter 24 Ameisen, 10 Asseln, 87 Kurzflügelkäfer- und 24 Laufkäfer, 39 Schnecken, 52 Spinnen und 18 Tausendfüssler. Neben den erwarteten, weitverbreiteten Arten fanden sich auch einige seltene und auf der Roten Liste der Schweiz aufgeführte Arten. Weiterhin bemerkenswert sind die Erstnachweise von vier Tausendfüsslerarten, die bisher noch an keiner anderen Stelle in der Schweiz gefunden wurden.
Strukturvielfalt von Bedeutung
Mit Blick auf die vorgefundene Artenvielfalt gab es grosse Unterschiede bei den untersuchten Gärten. «Wir haben festgestellt, dass die Strukturvielfalt der einzelnen Gärten entscheidend ist, also die Kombination verschiedenster Kleinlebensräume wie Grasflächen, Büsche, Laubhaufen oder etwa Totholz», erklärt die Biologin Dr. Brigitte Braschler. «Bei den meisten Tiergruppen nahm die Artenvielfalt mit der Strukturvielfalt des Gartens zu.»
Die Ergebnisse der Studie weisen auf die hohe Bedeutung hin, die kleine Grünflächen im Stadtraum haben. Gartenbesitzer können direkt durch eine aktive Erhöhung der Strukturvielfalt ihres Gartens die Artenvielfalt fördern und so einen nachhaltigen Beitrag zur urbanen Biodiversität leisten.

31.01.2019, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Was Spinnen an der Decke hält
Forschungsteam der Universität Kiel und des Helmholtz-Zentrums Geesthacht entschlüsseln Details der Haftstrukturen von Spinnenbeinen
Problemlos klettern Jagdspinnen an senkrechten Oberflächen oder bewegen sich über Kopf an der Decke. Den nötigen Halt geben ihnen rund eintausend winzige Hafthärchen am Ende ihrer Beine. Diese borstenartigen Haare, die sogenannten Setae, bestehen, wie der Spinnenpanzer, vor allem aus Proteinen und dem Vielfachzucker Chitin. Um mehr über ihre Feinstruktur herauszufinden, hat ein interdisziplinäres Forschungsteam aus Biologie und Physik der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und des Helmholtz-Zentrums Geesthacht (HZG) den molekularen Aufbau dieser Härchen genauer untersucht. Mit hochenergetischem Röntgenlicht fanden sie heraus, dass die Chitin-Moleküle der Setae speziell angeordnet sind, damit sie den Belastungen beim ständigen Anhaften und Loslösen standhalten. Ihre Ergebnisse könnten die Grundlage für besonders belastbare zukünftige Materialien sein. Erschienen sind sie in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Journal of the Royal Society Interface.
Beim Laufen und Klettern wirken große Kräfte auf die winzigen, nur wenige hundert Nanometer großen, Kontaktplättchen der Spinnenbeine. Diese Haftstrukturen halten der Beanspruchung mühelos stand. „Künstlich hergestellte Materialien gehen dagegen häufig kaputt“, stellt Professor Stanislav N. Gorb vom Zoologischen Institut der CAU fest. „Wir wollen deshalb herausfinden, warum Spinnenbeine so stabil sind.“ In seiner Arbeitsgruppe „Funktionelle Morphologie und Biomechanik“ untersucht der Zoologe biologische Mechanismen und wie sie künstlich nachgebildet werden könnten.
Gorb und sein Mitarbeiter, der Zoologe und Biomechaniker Dr. Clemens Schaber, vermuteten, das Geheimnis der stabilen Hafthärchen liege im molekularen Aufbau des Materials. Mit ihren Dimensionen im unteren Mikrometerbereich sind sie jedoch zu klein, um sie mit gängigen Methoden zu untersuchen.
Mit den besten Röntgenstrahlquellen weltweit untersucht
Um ihre These zu überprüfen, arbeiteten die Kieler Wissenschaftler mit Martin Müller zusammen, Professor am Institut für Experimentelle und Angewandte Physik und Leiter des Bereichs Werkstoffphysik am HZG. Gemeinsam mit seinem Team und Doktorandin Silja Flenner untersuchten sie die Hafthärchen der Spinnenart Cupiennius salei mit Methoden der ortsaufgelösten Röntgenbeugung an der European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble, Frankreich, und am Deutschen Elektronen-Synchrotron (PETRA III bei DESY) in Hamburg. Diese Speicherringe gehören zu den besten und leistungsfähigsten Röntgenstrahlenquellen weltweit. Dort beschoss das Forschungsteam das Spinnenmaterial mit Röntgenstrahlung. Je nachdem, wie diese Strahlung durch das Material gestreut wird, lassen sich nanometergenaue Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des Materials ziehen. „Wir fanden heraus, dass die Chitinmoleküle an der Spitze der winzigen Hafthaaren der Spinne speziell angeordnet sind: Die parallel verlaufende Faserstruktur verstärkt die Hafthärchen“, fasst Müller die Untersuchungen zusammen.
„Außerdem ist bemerkenswert, dass die Chitin-Fasern in anderen Teilen der Spinnenbeine in unterschiedlichen Richtungen verlaufen, ähnlich wie bei Sperrholz. Diese Struktur macht den Schaft des Spinnenbeins in verschiedene Richtungen biegbar“, erklärt Schaber, Erstautor der Studie. Die parallele Ausrichtung der Faser-Moleküle in den Hafthärchen hingegen folgt den Zug- und Druckkräften, die auf sie wirken. So fängt sie die Belastungen auf, die beim Anhaften und Ablösen der Spinnenbeine auftreten.
Bionik: Vorbild für neue belastbare Materialien
Ähnliche Hafthärchen finden sich unter anderem bei Geckos, einer Echsenfamilie. Das Forschungsteam vermutet dahinter deshalb ein zentrales, biologisches Prinzip, um auf verschiedenen Untergründen haften zu können. Für die Entwicklung neuer Materialien mit hoher Belastbarkeit könnte das wegweisend sein. Intelligente Molekülanordnung wie die in den Chitin-Fasern künstlich auf Nanoebene nachzubilden, ist allerdings eine Herausforderung für die Bionikforschung. „Die Natur verwendet andere Methoden: Ein biologisches Material und seine Struktur wachsen parallel, während das in der künstlichen Herstellung nacheinander ablaufende Schritte sind“, so Gorb. Neue Technologien der additiven Fertigung wie 3D-Druck auf der Nanoskala könnten eines Tages womöglich zur Entwicklung völlig neuartiger von der Natur inspirierter Materialien beitragen.
Originalpublikation:
Clemens F. Schaber, Silja Flenner, Anja Glisovic, Igor Krasnov, Martin Rosenthal, Hergen Stieglitz, Christina Krywka, Manfred Burghammer, Martin Müller, Stanislav N. Gorb, Hierarchical architecture of spider attachment setae reconstructed from scanning nanofocus X-ray diffraction data. J. R. Soc. Interface 16: 20180692. http://dx.doi.org/10.1098/rsif.2018.0692

31.01.2019, Humboldt-Universität zu Berlin
Projekt SmartBees erfolgreich beendet
Alle europäischen Bienen-Subspezies sind zumindest in Resten noch vorhanden. Züchternetzwerk zur Rettung der Vielfalt der Bienen gegründet.
Das EU-Forschungsprojekt SmartBees ist erfolgreich beendet. Vier Jahre lang hatten Imkerinnen und Imker, Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie Unternehmen aus 15 EU-Mitgliedsländern und angrenzenden Gebieten daran gearbeitet, Bedrohungen für Honigbienen auf unserem Kontinent besser zu verstehen, Gegenmaßnahmen zu entwickeln, und die innerartliche Vielfalt der Honigbiene zu schützen.
SmartBees ist mit einem Gesamtbudget von sechs Millionen Euro das bislang größte EU-Forschungsprojekt zur Erhöhung der Nachhaltigkeit der Imkerei. Die Verschiedenartigkeit der europäischen Bienen ist ein Reichtum, der die Grundlage dafür bietet, sich an zukünftige Stressoren wie den Klimawandel oder die Einschleppung neuer Krankheiten anzupassen.
Herkunft der Bienen über DNA-Chip bestimmen
Erstes Ziel des Projekts war, die verbliebene Vielfalt zu ermitteln. Dazu wurden Proben aus über 2200 Völkern aller zehn auf dem Kontinent vertretenen Bienen-Subspezies analysiert. Die gute Nachricht: alle sind zumindest in Resten noch vorhanden. Außerdem können sie nun über einen DNA-Chip leicht und preiswert bestimmt werden, sodass Imkerinnen und Imker, die mit ihrer lokalen Subspezies arbeiten möchten, sich der Herkunft ihrer Bienen vergewissern können.
Damit die lokal angepassten Bienen gehalten werden können, hat SmartBees ein Netzwerk in über zehn Ländern aufgebaut. Die Mitglieder wurden intensiv in modernen Zuchtmethoden geschult. Umfangreiches Informationsmaterial wurde in 15 Sprachen erstellt. Erstmals sind nun auch Züchterinnen und Züchter aller europäischen Unterarten in der Lage, über die zentrale Zuchtdatenbank beebreed.eu eine effiziente Zuchtplanung zu betreiben. Sie vernetzen sich im neu gegründeten „International Honey Bee Breeding Network(IHBBN)“.
Varroa-Milbe schädigt Immunsystem der Bienen
Ein weiteres Ziel des Projektes war, die wichtigste Ursache für Verluste an Bienenvölkern besser zu verstehen und durch Selektion resistenter Bienen einzudämmen. Dabei handelt es sich um die Varroa-Milbe, einen eingeschleppten Parasiten der Bienenbrut, der gefährliche Viren überträgt und begünstigt.
Projektpartner aus Großbritannien konnten nun zeigen, dass Stoffe im Speichel der Milben dazu beitragen, das Immunsystem der Bienen zu schwächen und so die Vermehrung der Viren zu ermöglichen. In einer Kooperation zwischen Hohen Neuendorf und Partnern in Dänemark konnten darüber hinaus Gene der Biene ausfindig gemacht werden, die für die Varroa-Resistenz von entscheidender Bedeutung sind.
Der Koordinator des Projektes ist Prof. Dr. Kaspar Bienefeld. Er leitet das Länderinstitut für Bienenkunde im brandenburgischen Hohen Neuendorf und ist Honorarprofessor am Albrecht Daniel Thaer-Institut für Agrar- und Gartenbauwissenschaften der Lebenswissenschaftlichen Fakultät der Humboldt-Universität zu Berlin. Er betont: „Das Smartbees-Projekt hat nicht nur wertvolle neue Erkenntnisse gebracht, die die Bienenhaltung in Europa nachhaltig positiv beeinflussen werden. SmartBees ist auch ein gutes Beispiel dafür, welche Synergieeffekte europäische Forschungskooperationen erbringen können.“

31.01.2019, Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.
Max-Planck-Forscher unterstützen Volksbegehren Artenvielfalt
Die geforderten Gesetzesänderungen können Wissenschaftlern zufolge in Bayern das Verschwinden von Insekten und Vögeln stoppen
Deutschland hat in den letzten 30 Jahren einen Großteil seiner Insekten verloren. Über die Hälfte aller Wildbienen-Arten sind bedroht oder bereits ausgestorben. Dieser Schwund betrifft auch die Vögel: Heute leben nur noch rund halb so viele Vögel wie Ende der 1980er Jahre. In Bayern findet deshalb vom 31. Januar bis 13. Februar ein Volksbegehren zu einer Änderung des bayerischen Naturschutzgesetzes statt. Die geforderten Gesetzesänderungen könnten Max-Planck-Forschern zufolge den Rückgang von Tieren und Pflanzen und Bayern aufhalten. „Mit dem weltweiten Verlust von Tier- und Pflanzenarten verschwinden unzählige Anpassungen, die die Evolution in Jahrmillionen geschaffen hat. Wir verlieren also das evolutionäre Gedächtnis unseres Planeten. Viele Arten stehen bereits vor dem Aussterben. Wir müssen also schnell handeln, wenn wir das Artensterben aufhalten wollen“, sagt der Präsident der Max-Planck-Gesellschaft Martin Stratmann.
Wie in vielen Regionen Europas so sind auch in Bayern in den letzten Jahrzehnten viele Insektengruppen dramatisch zurückgegangen, selbst in geschützten Regionen. Im Naturschutzgebiet Keilberg bei Regensburg beispielsweise sind in den letzten 200 Jahren 39 Prozent der Tagfalterarten verschwunden, die Hälfte dieser Arten allein seit 2010. Doch nicht nur die Artenzahl, auch die Individuenzahl sinkt rapide: So gibt es in deutschen Naturschutzgebieten heute nur noch ein Viertel der Fluginsekten im Vergleich zu 1989.
Der Rückgang der Biodiversität hat mittlerweile solche Ausmaße erreicht, dass Wissenschaftler vor dem Zusammenbruch ganzer Ökosysteme warnen. „Früher nahmen Bergleute Kanarienvögel in die Kohlemienen mit. Die Vögel sollten die Arbeiter vor tödlichen Gasen warnen. Heute sind Bienen unsere Kanarienvögel. Ihr massiver Bestandsrückgang zeigt: Hier läuft etwas total falsch“, warnt Martin Wikelski, Verhaltensforscher am Max-Planck-Institut für Ornithologie in Radolfzell.
Insekten sind nicht nur als Bestäuber vieler Pflanzen unverzichtbar, sie verwerten auch riesige Mengen organischen Materials und tragen so dazu bei, abgestorbene Pflanzen und Tierkadaver zu beseitigen. Außerdem sind sie für viele Tiere eine unverzichtbare Nahrungs- und Proteinquelle. Das Insektensterben ist daher auch ein wichtiger Grund für den starken Rückgang vieler Vogelarten in Deutschland. „Auch bei vielen Vogelarten ist ein dramatischer Rückgang der Bestände festzustellen. Selbst frühere Allerweltsarten sind nur noch selten zu sehen oder gänzlich verschwunden. Die Gründe dafür sind vielfältig, aber der massive Einsatz von Pestiziden, das Ausräumen der Landschaft durch das Verschwinden kleinbäuerlicher Betriebe und der zunehmende Landverbrauch tragen wesentlich dazu bei“, sagt Manfred Gahr, Direktor am Max-Planck-Institut für Ornithologie in Seewiesen.
Praktikable Lösungen für mehr Artenvielfalt
Die Wissenschaftler unterstützen deshalb das Volksbegehren Artenvielfalt in Bayern. Vom 31. Januar bis 13. Februar können sich die Wahlberechtigten in den Rathäusern für eine Änderung des bayerischen Naturschutzgesetzes aussprechen. Die vorgeschlagenen Änderungen sind den Forschern zufolge leicht umzusetzen und könnten den Artenverlust zumindest aufhalten. „Das Volksbegehren stellt keine übertriebenen Forderungen, sondern schlägt praktikable Maßnahmen vor. Eine ökologisch ausgerichtete Landwirtschaft auf mindestens 20 Prozent der Landesfläche bis 2025 würde zwar noch nicht die für stabile Ökosysteme erforderliche Artenvielfalt garantieren, aber die derzeitigen Verluste an Biodiversität eindämmen. Das Volksbegehren sollte daher von jedem Bürger unterstützt werden“, sagt Peter Berthold, Vogelforscher und ehemaliger Direktor am Max-Planck-Institut für Ornithologie in Radolfzell.
„Wir müssen umdenken: Wir brauchen mehr ökologische Landwirtschaft, mehr Biotopverbunde und letztendlich die Bereitschaft, unseren Lebensstandard zu verringern. Deshalb unterstützte ich das Volksbegehren Artenvielfalt“, sagt auch Manfred Gahr. Martin Wikelski: „Wenn wir jetzt nicht handeln, könnte es uns so gehen wie den Minenarbeitern, die nicht auf ihren Kanarienvogel hörten!“

30.01.2019, Deutsches Primatenzentrum GmbH – Leibniz-Institut für Primatenforschung
Wie neue Arten entstehen
Internationales Forscherteam rekonstruiert die Evolutionsgeschichte von Pavianen
Das Leben auf der Erde ist komplex und vielfältig. Im Laufe der Evolution sind immer neue Arten entstanden, die an eine sich stetig verändernde Umwelt angepasst sind. Mit modernen genetischen Analysen können Forscher heute die Erbinformation von Organismen vollständig entschlüsseln, um deren Entwicklungsgeschichten und Anpassungen besser zu verstehen. Ein internationales Forscherteam, dem auch Wissenschaftler des Deutschen Primatenzentrums (DPZ) – Leibniz-Institut für Primatenforschung angehören, hat unter der Leitung des Human Genome Sequencing Center am Baylor College of Medicine, USA, den Stammbaum der sechs in Afrika lebenden Pavianarten rekonstruiert. Die Erbinformationen der Paviane lieferten zudem deutliche Hinweise darauf, dass es zwischen den Arten zum Austausch von Genen kam, die Arten sich also gekreuzt haben. Die Arbeit wirft ein neues Licht auf die grundlegenden biologischen Prozesse, die neue Spezies hervorbringen. Da sich die Paviane etwa zur gleichen Zeit und im gleichen Lebensraum wie der Mensch entwickelt haben, ermöglichen die Ergebnisse der Studie auch Rückschlüsse auf die Entwicklungsgeschichte früher Menschenarten (Science Advances).
Paviane gehören zur Gruppe der Altweltaffen. Es gibt sechs verschiedene Arten, die in Afrika südlich der Sahara weit verbreitet sind. Sie sind hinsichtlich ihres Aussehens, Verhaltens und ihrer Lebensweise gut untersucht. Bislang war jedoch wenig über ihre genetische Anpassung und ihre Evolutionsgeschichte bekannt.
Um diese Fragen im Detail zu untersuchen, entschlüsselten die Forscher die vollständige Erbinformation (das Genom) der sechs Arten. Durch Vergleiche der Genome und durch die Anwendung verschiedener Stammbaummodelle fanden die Wissenschaftler heraus, dass es neben der Artbildung durch Aufspaltung von Linien auch Artbildung durch Hybridisierung und damit einhergehenden Genaustausch gegeben hat.
„Die Kindapaviane, eine im südlichen Afrika beheimatete Pavianart, sind sehr wahrscheinlich durch Verschmelzung von zwei ursprünglichen Pavianlinien entstanden“, erklärt Christian Roos, Wissenschaftler in der Abteilung Primatengenetik am Deutschen Primatenzentrum und einer der Autoren der Studie. „Darüber hinaus konnten wir auch genetische Merkmale identifizieren, die keiner der heute lebenden Pavianarten mehr zugeordnet werden können und auf Genfluss von einer ausgestorbenen Pavianlinie, einer sogenannten ‚ghost line‘, hinweisen.“
Hybridisierung zwischen verschiedenen Pavianarten ist auch heute noch in Gebieten zu beobachten, wo die Verbreitungsgebiete von Arten aneinandergrenzen. Da sich die Paviane genau wie der Mensch vor rund zwei Millionen Jahren in den gleichen Lebensräumen südlich der Sahara entwickelten, sind sie ein ausgezeichnetes Modell, um die evolutionäre Entwicklung der Gattung Homo nachzuvollziehen, von der der moderne Mensch als einzige Art überlebt hat.
„Unsere Kollegen vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und in anderen Laboren haben bereits gezeigt, dass der moderne Mensch mit anderen Arten wie Neandertaler oder Denisova-Mensch hybridisierte“, fasst Dietmar Zinner, Wissenschaftler in der Abteilung Kognitive Ethologie am DPZ und ebenfalls einer der Autoren, zusammen. „Im Gegensatz zum Menschen, deren Schwesterarten ausgestorben sind, ist die Kreuzung und der genetische Austausch unter den Pavianarten auch heute noch direkt zu beobachten. Studien zur Hybridisierung bei Pavianen ermöglichen uns ein besseres Verständnis der Evolution unserer eigenen Art.“
Paviane stellen aber nicht nur ein Modell für Hybridisierungsstudien dar. Sie dienen Forschern darüber hinaus auch als ausgezeichnetes Vergleichsmodell, um Einflüsse von historischen Klima- und Umweltveränderungen auf die Evolution von Savannenprimaten, einschließlich des Menschen, zu untersuchen.
Originalpublikation:
Rogers J. et al. (2019): The comparative genomics and complex population history of Papio baboons. Science Avance, DOI 10.1126/sciadv.aau6947
http://advances.sciencemag.org/content/5/1/eaau6947

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