20.05.2019, NABU
NABU startet Forschungsprojekt zum Insektenschwund in Naturschutzgebieten
Im Rahmen internationaler Abkommen hat sich Deutschland zum Schutz der Biodiversität und deren nachhaltiger Nutzung verpflichtet. Um den Rückgang der biologischen Vielfalt aufzuhalten und in einen positiven Trend umzukehren, sind bessere Datengrundlagen erforderlich, die mehr Arten – auch in geschützten Gebieten – erfassen. Potentiell negative Einflussfaktoren müssen bewertet und vermeiden werden.
Vor diesem Hintergrund startet der NABU mit Partnern ein umfassendes Forschungsprojekt. Ziel des soeben angelaufenen Projektes DINA (Diversität von Insekten in Naturschutz-Arealen) ist es, wissenschaftlich basiert die Insektenvielfalt in Naturschutzgebieten zu erfassen und zu dokumentieren. Dazu sollen in den nächsten vier Jahren bundesweit in 21 repräsentativen Gebieten mit standardisierten Monitoring-Methoden Insektenpopulationen erfasst werden.
Für viele Insektenarten in Deutschland gibt es keine Daten zur Gefährdung. Von den bewerteten Insektenarten sind 40 Prozent in den Roten Listen als bedroht eingestuft. Es wird vermutet, dass die Verinselung der Schutzgebiete sowie deren Angrenzung an Nutzflächen zum Rückgang der Artenvielfalt und der Insektenpopulationen beitragen. Als Handlungsgrundlage bedarf es vertiefender Untersuchungen. Insbesondere bei der artenreichsten Tiergruppe – den Insekten – existiert ein großes Kenntnisdefizit“, sagt NABU-Bundesgeschäftsführer Leif Miller.
Der NABU wird dazu noch in diesem Sommer zusammen mit Projektpartnern mit den Untersuchungen beginnen. Dabei wird die Artenvielfalt von Fluginsekten neben anderen Messgrößen entlang von sogenannten Transekten (Probepunkte entlang einer Linie) in regelmäßigen Abständen erfasst und wissenschaftlich ausgewertet.
„Dieses Insekten-Monitoring wird die bislang umfangreichsten Daten für das Vorkommen von fliegenden Insektenarten in den ausgewählten Schutzgebieten in Deutschland generieren. Wir werden nicht nur die Masse der Insekten erfassen, sondern auch vollständigere Artenlisten durch modernste genetische Methoden erhalten“, so NABU-Projektleiterin Prof. Dr. Gerlind Lehmann. Neben der Erforschung der Insekten werden zeitgleich andere Faktoren, wie zum Beispiel Landnutzung, Zustand und Diversität der Pflanzengemeinschaften, ökotoxikologische Einflüsse und die Zerstörung von Habitaten erfasst, die vermutlich Einfluss auf die Insektendiversität haben.
Im Rahmen des wissenschaftlichen Forschungsprojektes werden wir die Zivilgesellschaft von Anfang an aktiv mit einbinden. Wissenschaftliche Daten werden innerhalb des Projektes transparent geteilt und es sind öffentliche Veranstaltungen rund um das Thema Insekten und nachhaltiger Schutz der biologischen Vielfalt geplant. An diesem Diskurs können sich Vertreter von Landesbehörden, Landes- und Bundesministerien, Landwirte und deren Verbände sowie Interessierte aus Gesellschaft und Wirtschaft beteiligen.
Das Projekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) in Höhe von 4,2 Millionen Euro finanziert, wobei gut eine Million auf den Projektteil des NABU entfallen. Projektträger ist das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), insgesamt beteiligen sich acht Partner-Institutionen.
Partner:
ISOE – Institut für sozial-ökologische Forschung / ISOE – Institute
for Social-Ecological Research Frankfurt/Main
Internationales Zentrum für Nachhaltige Entwicklung / Bonn-Rhein-Sieg
University of Applied Sciences (IZNE)
iES Landau, Institut für Umweltwissenschaften / University
Koblenz-Landau, Institute for Environmental Sciences
Entomologischer Verein Krefeld e.V. (EVK) /
Justus-Liebig-Universität Gießen, AG Spezielle Botanik (JLU)
Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig – Leibniz-Institut für
Biodiversität der Tiere (ZFMK) /- Leibniz Institute for Animal
Biodiversity/Zoologisches Forschungsmuseum Koenig (ZFMK)
Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung (IÖR) / Leibniz
Institute of Ecological Urban and Regional Development (IOER)
20.05.2019, Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
Landnutzung im Einklang mit Luchs und Wiesenotter
DBU und EuroNatur: „Grünes Band Balkan“ ist einer der Hotspots europäischer Artenvielfalt
Die veränderte Nutzung von Land und Meer hat nach Angaben des Weltbiodiversitätsrates den größten Einfluss auf das gegenwärtig dramatische Artensterben. „Um dem entgegenzuwirken, ist es vor allem in ländlich geprägten Regionen ausschlaggebend, die Menschen vor Ort einzubinden“, so Alexander Bonde, Generalsekretär der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU), anlässlich des Tages der biologischen Vielfalt am 22. Mai. Vorbildlich seien funktionierende Dialogprozesse im ländlichen Raum, besonders solche mit grenzüberschreitendem Charakter. Genau darum ging es bei einem von der DBU fachlich und finanziell mit rund 125.000 Euro geförderten Projekt entlang der ehemaligen südeuropäischen Ost-West-Grenze, dem heutigen „Grünen Band Balkan“. Die dort seit Jahrzehnten aktive Naturschutzstiftung EuroNatur hat innerhalb des Vorhabens mit Partnern aus neun Ländern zu einem besseren Schutz der biologischen Vielfalt beigetragen und die grenzüberschreitende Zusammenarbeit stabilisiert.
Den Menschen vor Ort die große Artenvielfalt „vor Augen geführt“
Das Projekt konzentrierte sich vor allem darauf, die lokale Bevölkerung über die Naturschätze vor ihrer Haustür aufmerksam zu machen und zu sensibilisieren. „Wir können keinen Naturschutz an den Menschen vorbei machen“, sagt Gabriel Schwaderer, Geschäftsführer von EuroNatur. „Der Erhalt der biologischen Vielfalt bei gleichzeitiger nachhaltiger Entwicklung der Region ist uns ein wichtiges Anliegen. Wir wollen Mensch und Natur miteinander verbinden.“ Dafür brachte EuroNatur Projektpartner, Regierungsvertreter und zivilgesellschaftliche Interessengruppen aus neun verschiedenen Staaten entlang des Grünen Bandes Balkan zusammen. Mit vielfältigen Aktionen wie einem länderübergreifenden Fotowettbewerb oder den an verschiedenen Grenzorten veranstalteten „Green Belt Days“ wurde ein Bewusstsein für die Notwendigkeit von Zusammenarbeit geschaffen. Schwaderer: „Gleichzeitig wurde den Menschen vor Ort die große Artenvielfalt der Region vor Augen geführt.“ Ob Pflanzen, die nur hier vorkommen, wie die Albanische Lilie oder bedrohte Tiere wie der Balkanluchs oder die Wiesenotter – das Grüne Band Balkan sei einer der Hotspots europäischer Biodiversität.
21.05.2019, Deutsche Wildtier Stiftung
Blühflächen statt Mais
Veolia Stiftung, Deutscher Jagdverband und Deutsche Wildtier Stiftung starten Kooperationsprojekt „Bunte Biomasse“
Der Verlust der Biologischen Vielfalt hat in unserer Feldflur dramatische Ausmaße angenommen. Zum Internationalen Tag der Biodiversität setzen die Veolia Stiftung, der Deutsche Jagdverband und die Deutsche Wildtier Stiftung ein erfolgreiches Modell zum Schutz der Biodiversität in den Agrarlandschaften in die Praxis um: Mit dem Kooperationsprojekt „Bunte Biomasse“ werden deutschlandweit 500 Hektar Mais durch ertragreiche, mehrjährige Wildpflanzenmischungen zur Biomasseproduktion ersetzt. Die Flächen bieten Bodenbrütern im Frühjahr Nistmöglichkeiten und das langanhaltende und vielfältige Blütenangebot verbessert die Nahrungsressourcen für Bienen und Schmetterlinge, wovon wiederum viele Vogel- und Fledermausarten profitieren. Gleichzeitig produzieren ertragreiche Wildpflanzenmischungen bis zu 45 t Frischmasse je Hektar, die bei einer einmaligen Investition im Etablierungsjahr jährlich geerntet werden können.
„Als Experte für Wasser-, Energie- und Stoffkreisläufe ist Veolia die Verknüpfung der Biomasseproduktion mit dem Schutz von Biodiversität, Böden und Gewässern ein überaus wichtiges Anliegen“, erläutert Sylke Freudenthal vom Vorstand der Veolia Stiftung. Denn vor allem in Regionen mit einer hohen Viehdichte könnte das hohe Potential mehrjähriger Wildpflanzenmischungen zur Bindung von mineralisiertem Stickstoff für den Gewässerschutz zunehmend an Bedeutung gewinnen.
Vom Artensterben in der Feldflur sind neben Wild- und Honigbienen, Schmetterlingen und vielen anderen Insekten vor allem Feldvögel betroffen. „Kiebitz, Grauammer oder Feldlerche sind vielerorts verstummt, die Zahl der Rebhühner ist europaweit seit 1980 um 94 % eingebrochen“, konstatiert Dr. Volker Böhning vom Deutschen Jagdverband. Monitoring-Daten der Jäger für Deutschland zeigen: Das Rebhuhn-Verbreitungsgebiet ist allein von 2009 bis 2017 um ein Drittel geschrumpft. Im selben Zeitraum ging die Zahl der Brutpaare um 44 Prozent zurück – von 0,45 Brutpaaren pro Quadratkilometer auf 0,25 Paare.
Das Projekt „Bunte Biomasse“ soll einen bedeutenden Beitrag dazu leisten, den Anbau von pflanzlicher Biomasse als Substrat für Biogasanlagen enger an den Natur- und Artenschutz zu koppeln. „Wir suchen deutschlandweit Landwirte und Biogasanlagenbetreiber, die bereit sind, einen kleinen Teil ihrer Maisanbaufläche durch mehrjährige Wildpflanzenkulturen zu ersetzen“, sagt Dr. Andreas Kinser von der Deutschen Wildtier Stiftung. Die Landwirte erhalten über das Projekt „Bunte Biomasse“ einen Ausgleich für Deckungsbeitragsverluste und werden kostenlos beim Anbau der Bestände und der Ernte des Aufwuchses beraten. Ein deutliches Plus an Biologischer Vielfalt und einen bedeutenden Imagegewinn für die Landwirtschaft und ihre lokalen Akteure bietet das Projekt „Bunte Biomasse“ zum Nulltarif.
21.05.2019, Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)
Neue Studie zeigt: Tropische Korallen spiegeln die Ozeanversauerung wider
Das Kalkskelett tropischer Korallen weist bereits Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung auf, die auf den Anstieg des CO2 in der Atmosphäre zurückzuführen sind. Das zeigt die Studie eines internationalen Teams, die kürzlich in Nature Communications publiziert wurde.
Durch die Nutzung fossiler Brennstoffe und die Abholzung von Wäldern verursacht der Mensch einen steten Anstieg von Kohlenstoffdioxid (CO2) in der Atmosphäre. Ozeane gelten als CO2-Speicher, sie nehmen mehr als 40% des vom Menschen verursachten Treibhausgases auf. Wenn überschüssiges CO2 mit dem Meerwasser zu Kohlensäure reagiert, sinkt der pH-Wert. Dieser Prozess wird als Ozeanversauerung bezeichnet und hat Auswirkungen auf kalkbildende Meeresorganismen und deren Fähigkeit, ein voll funktionsfähiges Kalkskelett aufzubauen.
Das kühle Wasser der gemäßigten Breiten nimmt mehr CO2 auf als das Meerwasser in den Tropen. Die Folgen der Ozeanversauerung sind hier deutlicher und zeigen sich unter anderem bereits in den Kalkskeletten von Muscheln. Für tropische Steinkorallen hingegen gab es bisher wenige Studien die belegten, dass sie auf das saurere Milieu reagieren. Die Arbeit eines internationalen Forscherteams zeigt, dass auch sie mittlerweile die veränderte Wasserchemie widerspiegeln.
In den Riffen des Südpazifiks entnahmen die Forscher Bohrkerne aus Korallen der Gattung Porites, einige davon über 450 Jahre alt.
Das sind massive und sehr resistente Steinkorallen, die riesige Halbkugeln bilden und mehrere Meter groß werden können. „Wir sehen eigentlich in ihnen die zukünftigen ‚Gewinner ‘ im Überlebenskampf, den die Veränderung der Umwelt den Korallen aufzwingt“, erklärt Henry Wu, Geologe am Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT) in Bremen und einer der Autoren der Studie.
Hinweise darauf finden sich vor Papua Neu Guinea. Dort strömt vulkanisches CO2 aus dem Meeresboden und säuert das Meerwasser sehr stark an. Im angrenzenden Riff ist die Zusammensetzung der Arten anders als sonst in der Region. Massive Korallen beispielsweise der Gattung Porites überwiegen dort. Die fragileren verästelten Korallen sind hingegen seltener, stattdessen findet man an vielen Stellen im Riff Seegras oder Algen.
Die Forscher entnahmen den Korallenbohrkernen kleine Proben und untersuchten deren Kohlenstoffisotope. Steinkorallen wachsen zwischen einigen Millimetern und mehreren Zentimetern pro Jahr und bilden wie Bäume Wachstumsringe aus. Dabei bauen sie sowohl C12 als auch C13 in ihr Kalkskelett ein. Die Untersuchungen ergaben ein zahlenmäßiges Verhältnis der beiden Isotope, das über viele Jahrhunderte weitgehend konstant blieb und nur geringe natürliche Schwankungen aufweist. Erst ab Mitte des 20. Jahrhunderts, mit fortschreitender Industrialisierung, ändert sich dieses Isotopenverhältnis.
„Wir fanden ab 1950 einen deutlich ansteigenden Anteil an C12“, berichtet Henry Wu, „Das nennen wir ‚alten‘ Kohlenstoff, denn es ist der, der über Millionen von Jahren im Erdboden lagert und erst durch die Nutzung fossiler Brennstoffe wieder in die Atmosphäre gelangt.“ Wie sich das veränderte Isotopenverhältnis auf ein Korallenskelett auswirkt, ist noch nicht erforscht. Das C12-Isotop ist aber etwas leichter als C13 und wird von der Koralle schneller aufgenommen.
Mit den Isotopen speichern die Korallen noch weitere Hinweise auf ihre Umgebung, die weit in die Vergangenheit reichen. „Wir haben herausgefunden, dass die Kohlenstoffisotope uns viel genauere Aussagen bezüglich der Änderungen des Meeresspiegels in der Vergangenheit erlauben, als bisher möglich war“, so Henry Wu. „Die Vergangenheit zu verstehen wiederum hilft, Prognosen für die Zukunft zu machen.“
Originalpublikation:
Braddock K. Linsley, Robert B. Dunbar, Emilie P. Dassié, Neil Tangri, Henry C. Wu, Logan D. Brenner, Gerard M. Wellington: Coral carbon isotope sensitivity to growth rate and water depth with paleo-sea level implications. Nature Communications 10, 2019
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10054-x
21.05.2019, Staatliche Naturwissenschaftliche Sammlungen Bayerns
Namenlose Fliegen
Unsere heimischen Fliegen und Mücken zählen mit knapp 10.000 bekannten Arten zu einer der vielfältigsten Insektengruppen in Deutschland. Von 5.200 nun genetisch erfassten Arten dieser Gruppe konnte für über die Hälfte noch kein wissenschaftlicher Name zugeordnet werden. Die Ergebnisse ihrer Studie haben Forscher der Zoologischen Staatssammlung München (SNSB-ZSM), des Museum Alexander Koenig in Bonn (ZFMK) und der University of Guelph, Kanada in der biologischen Fach-zeitschrift Molecular Ecology Resources veröffentlicht.
Im Rahmen ihrer rund 10 Jahre andauernden Studie analysierten die Wissenschaftler insgesamt 45.000 sogenannte Zweiflügler (Diptera) aus Deutschland, zu denen Fliegen und Mücken gehören – mit einem überraschenden Ergebnis! Insgesamt wurden aus den Proben mittels DNA-Barcoding 5.200 verschiedene genetische Linien (sogenannte DNA Barcodes) ermittelt. Rund 2.500 davon konnten als bereits bekannte Arten identifiziert werden. Jedoch konnte für circa die Hälfte der genetischen Kennsequenzen kein wissenschaftlicher Artname zugeordnet werden. Die Wissenschaftler sprechen von sogenannten „Dark Taxa“ – Arten, die entweder noch keinen Namen haben oder deren Identifikation extrem schwierig ist.
Grundsätzlich ist die Gruppe der Diptera unter den Insekten die artenreichste Ordnung in Deutschland. Die meisten Arten sind allerdings sehr klein und unscheinbar und selbst für Experten anhand ihrer äußeren Merkmale nur sehr schwer zu bestimmen. „Uns fehlen weltweit die Fachleute für diese Insektengruppe,“ erklärt Jérôme Morinière, von der Zoologischen Staatssammlung München (SNSB-ZSM) und Erstautor der Studie, „Wir hoffen nun, genug Diptera-Experten zu finden, die diese vielen unbekannten Arten bestimmen oder neu beschreiben können.“
Die Gensequenzierung erfolgte im Rahmen der Projekte „Barcoding Fauna Bavarica“ und „German Barcode of Life“ (www.barcoding-zsm.de). In diesen Projekten ermitteln die Münchner Forscher genetische Kennsequenzen (DNA-Barcodes) aller bayerischen, beziehungsweise deutschen Tierarten und stellen sie in einer Online-Bibliothek Fachleuten und der Öffentlichkeit frei zur Verfügung. Ziel der Initiativen ist es, eine Datenbank zu schaffen, mit der jedes unbekannte Tier, das in Deutschland gefunden wird, an Hand seiner DNA bestimmt werden kann. Bisher wurden von den ZSM-Wissenschaftlern DNA-Barcodes von etwa 23.000 deutschen Tierarten erstellt.
Bis die noch unerforschten „Dark Taxa“ einen wissenschaftlichen Namen erhalten, vergeben die Forscher vorläufige Zwischenbezeichnungen, die auf der genetischen Abgrenzung der Arten basieren. Gerade besonders artenreiche Gruppen wurden bisher in der Biodiversitätsforschung, im Naturschutz und in der ökologischen Forschung aufgrund ihrer schwer zu entschlüsselnden Verwandtschaftsverhältnisse oft vernachlässigt. Die nun publizierte Studie zeigt: Auch die umfassende Sammlung der „genetischen Arten ohne Namen“ erweist sich als effektive Referenz-Bibliothek für die Untersuchung solcher Gruppen.
Originalpublikation:
Morinière, J., Balke, M., Doczkal, D., Geiger, M. F., Hardulak, L. A., Haszprunar, G., Hausmann, A., Hendrich, L., Regalado, L., Rulik, B., Schmidt, S., Wägele, J. and Hebert, P. D. (2019), A DNA barcode library for 5,200 German flies and midges (Insecta: Diptera) and its implications for metabarcoding‐based biomonitoring. Mol Ecol Resour.
https://doi.org/10.1111/1755-0998.13022
23.05.2019, Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie
Schildkröten auf dem Speiseplan
Ein internationales Forschungsteam vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und der Universität Osnabrück hat im Loango Nationalpark, Gabun, erstmalig freilebende Schimpansen beim Verzehr von Schildkröten beobachtet. Die Forscher dokumentieren Beobachtungen dieses möglicherweise kulturellen Verhaltens, bei dem Schimpansen Schildkröten gegen Baumstämme schlagen, so ihre Panzer aufbrechen und sich dann von ihrem Fleisch ernähren.
„Wir wissen bereits seit Jahrzehnten, dass der Speiseplan von Schimpansen viele verschiedene Tierarten beinhaltet, doch bisher wurden sie noch nicht beim Verzehr von Reptilien beobachtet“, sagt Tobias Deschner, Primatologe am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie. „Besonders interessant ist, dass die Schimpansen – um an das Fleisch einer Tierart zu kommen, das für andere Raubtiere kaum zugänglich ist – eine Schlagtechnik anwenden, die sie normalerweise zum Öffnen äußerst hartschaliger Früchte verwenden.“
Die Forscher untersuchten das Verhalten von Schimpansen der neu habituierten Rekambo-Gruppe. Dabei beobachteten sie, dass zehn verschiedene Schimpansen, vorwiegend erwachsene Männchen, insgesamt 38 Schildkröten erbeuteten. Dieses Verhalten wurde nur in der Trockenzeit beobachtet, in der andere Lieblingsspeisen, wie zum Beispiel Früchte, ebenfalls reichlich vorhanden sind. „Manchmal konnten jüngere Tiere oder Weibchen die Schildkröte nicht selber aufbrechen. Sie gaben sie dann für gewöhnlich an ein stärkeres Männchen weiter, welches den Schildkrötenpanzer aufschlug und das Fleisch mit allen anderen anwesenden Schimpansen teilte“, sagt Simone Pika, Erstautorin der Studie und Kognitionswissenschaftlerin an der Universität Osnabrück.
Reste vom Abendessen
Eine besondere Beobachtung machten die Forscher, als ein einzelnes erwachsenes Männchen den Panzer einer Schildkröte aufbrach, eine Hälfte des Fleisches in einem Baum sitzend verzehrte und anschließend die andere Hälfte in einer Astgabel verstaute. Er kletterte den Baum herunter, baute sein Schlafnest in einem nahegelegenen Baum und kehrte am nächsten Morgen zurück, um die Reste seines Abendessens zum Frühstück zu verspeisen. „Das deutet darauf hin, dass Schimpansen für die Zukunft planen können“, sagt Pika. „Die Fähigkeit, für einen in der Zukunft liegenden Zustand oder ein Bedürfnis – wie zum Beispiel Hunger – vorzuplanen, konnte bisher vorwiegend nur bei Tieren nachgewiesen werden, die in menschlicher Obhut leben. Viele Wissenschaftler glauben immer noch, dass zukunftsorientiertes Denken eine Fähigkeit ist, über die nur der Mensch verfügt. Unsere Ergebnisse deuten also darauf hin, dass wir auch nach jahrzehntelanger Forschung noch nicht die volle Komplexität der Intelligenz und Verhaltensflexibilität von Schimpansen erfasst haben.“
Deschner fügt hinzu: „Das Verhalten freilebender Schimpansen wird nun seit über 50 Jahren in mehr als zehn Langzeit-Feldforschungsstätten über das gesamte tropische Afrika hinweg untersucht. Es ist faszinierend, dass wir trotzdem immer wieder ganz neue Verhaltensweisen und -facetten dieser Art entdecken, sobald wir eine neue Population zu erforschen beginnen.“
Die Autoren betonen außerdem, wie wichtig Beobachtungen des natürlichen Verhaltens nicht-menschlicher Primaten auch im Rahmen von Theorien zur Evolution der Homininen sind. „Das Verhalten der Schimpansen, neben Bonobos unsere nächsten lebenden Verwandten, können wir als Fenster verwenden, um zurück auf die Geschichte und Evolution unserer eigenen Art zu blicken und diese besser verstehen zu können“, sagt Pika. „Damit sich dieses Fenster nicht ein für alle Mal schließt, müssen wir alles in unserer Macht Stehende tun, um das Überleben dieser faszinierenden Tiere in ihren natürlichen Lebensräumen in ganz Afrika zu sichern“, schließt Deschner.
Originalpublikation:
Simone Pika, Harmonie Klein, Sarah Bunel, Pauline Baas, Erwan Theleste, Tobias Deschner
Wild chimpanzees (Pan troglodytes troglodytes) exploit tortoises (Kinixys erosa) via percussive technology
Scientific Reports, 23. Mai 2019, http://dx.doi.org/10.1038/s41598-019-43301-8
23.05.2019, Justus-Liebig-Universität Gießen
Wenn Spinnen in die Pubertät kommen
Begattungsorgan bei Spinnenmännchen entsteht durch metamorphoseähnlichen Prozess – Veröffentlichung in der Fachzeitschrift „Scientific Reports“
Die Pubertät ist nicht nur beim Menschen mit großen Veränderungen verbunden. Männliche Spinnen müssen in dieser Zeit sogar ihr komplettes Begattungsorgan bilden. Wie sie das bewerkstelligen, konnten Forscherinnen und Forscher der Universitäten Gießen und Göttingen nun erstmals zeigen. Ihre Studie wurde in der renommierten Fachzeitschrift „Scientific Reports“ veröffentlicht. „Spinnen durchlaufen bis zur Geschlechtsreife mehrere Häutungen. Unsere Studie zeigt, dass bei Spinnenmännchen ihre beiden am Kopf gelegenen Begattungsorgane erst kurz vor der allerletzten Häutung wachsen“, erklärt der Erstautor der Studie, Dr. Felix Quade vom Institut für Allgemeine und Spezielle Zoologie der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU). Diese Erkenntnis war überraschend, denn bislang war man davon ausgegangen, dass sich das Organ schrittweise während mehrerer Häutungen entwickelt.
Die Forscherinnen und Forscher untersuchten das Begattungsorgan der Gewächshausspinne (Parasteatoda tepidariorum). Sie fanden heraus, dass die gesamte Entwicklung des Organs fast ausschließlich in den zwei Wochen vor der letzten Häutung stattfindet. „Immer wenn eine tiefgreifende Veränderung schnell gehen muss, quasi von einer Häutung zur nächsten, dann setzen Insekten auf den Prozess der Metamorphose“, so Quade. Bei Spinnen war man bislang davon ausgegangen, dass sie sich ohne Metamorphose entwickeln. Wie die Ergebnisse der neuen Studie zeigen, ähnelt die Entwicklung des Begattungsorgans jedoch in sehr vielen Merkmalen einer Metamorphose, wie sie bei Insekten vorkommt.
„Während der Metamorphose lösen sich die bisherigen Gewebe bis auf kleine Zellgruppen auf, aus denen dann das fertige Insekt entsteht“, sagt Studienleiter Prof. Dr. Niko Prpic-Schäper vom Institut für Allgemeine und Spezielle Zoologie der JLU. „Das ist der Trick: Anstatt das Vorhandene mühsam umzuformen, wird die Entwicklung quasi wieder auf Null gesetzt und neu begonnen.“
So ist es auch beim Begattungsorgan der Spinnenmännchen: Hier wird etwa 14 Tage vor der letzten Häutung viel Gewebe um das zukünftige Begattungsorgan aufgelöst. In dieser Masse fanden die Forscherinnen und Forscher kleine Zellhaufen, aus denen dann offenbar das Begattungsorgan völlig neu gebildet wird. „Wir vermuten, dass diese Zellgruppen direkt mit den ähnlichen Zellgruppen bei Insekten vergleichbar sind. Dies gilt es nun zu überprüfen“, so Prpic-Schäper. „Zudem interessieren wir uns nun für die genetische und hormonelle Kontrolle der Organentwicklung. Hier ist bei Insekten schon einiges bekannt, bei den Spinnen aber stehen wir ganz am Anfang.”
Für ihre Untersuchungen kooperierten Forscherinnen und Forscher aus der Gießener Entwicklungsbiologie mit dem Institut für Röntgenphysik der Georg-August-Universität Göttingen. So wurde die Entwicklung der Begattungsorgane unter anderem mit dem in Göttingen neu entwickelten Phasenkontrast-Computertomographen untersucht. „Die Herausforderung dabei war, dass das Begattungsorgan sehr klein ist und noch dazu vor der letzten Häutung unter dem Außenskelett versteckt ist“, sagt Prof. Dr. Tim Salditt von der Universität Göttingen. „Wir mussten neue Algorithmen anwenden, um den Phasenkontrast im Computertomographen optimal auszunutzen und eine besonders hohe Bildqualität zu erreichen.“ Diese Erkenntnisse fließen nun in die Verbesserung der Computertomographie ein und kommen somit auch dem Einsatz dieser Technik in der biomedizinischen Forschung zugute.
Originalpublikation:
Quade FSC, Holtzheimer J, Frohn J, Töpperwien M, Salditt T, Prpic NM: Formation and development of the male copulatory organ in the spider Parasteatoda tepidariorum involves a metamorphosis-like process. Scientific Reports 9:6945 (2019).
DOI: 10.1038/s41598-019-43192-9
22.05.2019, MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen
Fossiles Zooplankton zeigt, dass marine Ökosysteme im Anthropozän angekommen sind
Der von Menschen verursachte Klimawandel wirkt sich auf die Artenvielfalt und Ökosysteme aus, und marine Ökosysteme sind keine Ausnahme. Um zu bewerten, wie genau der Klimawandel Ökosysteme beeinflusst, muss der aktuelle Zustand mit vorindustriellen Zeiträumen verglichen werden. Jetzt haben Forscher des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen sowie des Instituts für Chemie und Biologie des Meeres der Universität Oldenburg nachgewiesen, dass sich Gemeinschaften marinen Planktons aus heutiger und vorindustrieller Zeit nachweisbar unterscheiden.
Forscher veröffentlichen neue globale Vergleichsstudie in Nature
Der von Menschen verursachte Klimawandel wirkt sich auf die Artenvielfalt und Ökosysteme aus, und marine Ökosysteme sind keine Ausnahme. Um zu bewerten, wie genau der Klimawandel Ökosysteme beeinflusst, muss der aktuelle Zustand mit vorindustriellen Zeiträumen verglichen werden. Jetzt haben Forscher des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen sowie des Instituts für Chemie und Biologie des Meeres der Universität Oldenburg nachgewiesen, dass sich Gemeinschaften marinen Planktons aus heutiger und vorindustrieller Zeit nachweisbar unterscheiden. Das marine Plankton hat sozusagen das Anthropozän erreicht. Dazu haben die Forscher die Zusammensetzung fossilen Planktons (Foraminiferen) in Sedimenten aus der vorindustriellen Ära mit der aus neuerer Zeit verglichen. Ihre Ergebnisse hat das Team in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.
Planktonische Foraminiferen sind Kleinstlebewesen, die an der Oberfläche der Ozeane leben. Sterben sie, lagern sich ihre Kalkgehäuse in Meeresbodensedimenten ab. Solche fossilen Foraminiferen dokumentieren den Zustand der Ozeane, bevor der Mensch begonnen hat, das Klima zu beeinflussen. Der heutige Zustand ist wiederum in Proben aus Sinkstofffallen der vergangenen 50 Jahre abgebildet. Durch den Vergleich von fossilen und modernen Lebensgemeinschaften der Foraminiferen können Forschende abschätzen, wie sehr sich das Plankton seit der Industrialisierung verändert hat.
Für ihre Studie haben Dr. Lukas Jonkers und Prof. Michal Kucera vom MARUM an der Universität Bremen sowie Prof. Helmut Hillebrand vom Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM) der Universität Oldenburg über 3.700 Datensätze aus Sedimenten aus vorindustrieller Zeit mit Proben aus Sinkstofffallen verglichen, die den Zustand des Planktons von 1978 bis 2013 zeigen. So kommen die Forscher zu dem Schluss, dass sich die heutige Zusammensetzung der Arten von der in der vorindustriellen Zeit systematisch unterscheidet. „Das erstaunliche war, dass dieser Unterschied nicht zufällig ist, sondern ein Signal der Erderwärmung zeigt: Heutige Lebensgemeinschaften in sich erwärmenden Regionen stimmen mit vorindustriellen Lebensgemeinschaften aus wärmeren Regionen überein“, erklärt Lukas Jonkers. Das bedeutet auch: Die modernen Artengemeinschaften am selben Standort sind andere als zu vorindustrieller Zeit.
„Wir wissen schon lange, dass sich Artengesellschaften verändern, aber für viele Lebensgemeinschaften gibt es wegen zu kurzer Beobachtungen keine belastbaren und vor allem globalen Vergleichsgrößen“, sagt Jonkers. Das habe sich nun mit den analysierten Daten geändert. „Der Datensatz ist groß und damit auch global repräsentativ.“ Das Beunruhigende an der Beobachtung sei, dass in vielen Regionen des Ozeans die Planktongemeinschaften offensichtlich „in fremde Gewässer“ abgewandert sind. Dort müssen sie sich an neue Bedingungen anpassen und unter Umständen ihre Nahrungsnetze neu bilden. „Die Frage ist, ob sie dies zügig tun können, oder ob der Klimawandel zu schnell voranschreitet, als dass die Gemeinschaften sich anpassen könnten“, sagt Michal Kucera.
„Unsere Kooperation zeigt, wie wichtig es ist, dass Paläoökologie und moderne Biodiversitätsforschung zusammenarbeiten“, fügt Helmut Hillebrand hinzu. Er leitet die Arbeitsgruppe Planktologie des ICBM und das Helmholtz-Institut für Funktionelle Marine Biodiversität an der Universität Oldenburg. „Unsere Studie hilft zu verstehen, wie der Klimawandel die Biodiversität beeinflusst. Das ist eine der Hauptfragen des jüngst veröffentlichten globalen Berichts des Weltbiodiversitätsrates.“
Die Reaktionen mariner Ökosysteme auf Klimawandel werden von den Forschenden in Oldenburg und Bremen im Exzellenzcluster „Der Ozeanboden – unerforschte Schnittstelle der Erde“ künftig weiter untersucht.
Das MARUM gewinnt grundlegende wissenschaftliche Erkenntnisse über die Rolle des Ozeans und des Meeresbodens im gesamten Erdsystem. Die Dynamik des Ozeans und des Meeresbodens prägen durch Wechselwirkungen von geologischen, physikalischen, biologischen und chemischen Prozessen maßgeblich das gesamte Erdsystem. Dadurch werden das Klima sowie der globale Kohlenstoffkreislauf beeinflusst und es entstehen einzigartige biologische Systeme. Das MARUM steht für grundlagenorientierte und ergebnisoffene Forschung in Verantwortung vor der Gesellschaft, zum Wohl der Meeresumwelt und im Sinne der Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen. Es veröffentlicht seine qualitätsgeprüften, wissenschaftlichen Daten und macht diese frei zugänglich. Das MARUM informiert die Öffentlichkeit über neue Erkenntnisse der Meeresumwelt, und stellt im Dialog mit der Gesellschaft Handlungswissen bereit. Kooperationen des MARUM mit Unternehmen und Industriepartnern erfolgen unter Wahrung seines Ziels zum Schutz der Meeresumwelt.
Originalpublikation:
Lukas Jonkers, Helmut Hillebrand, Michal Kucera: Global change drives modern plankton communities away from pre-industrial state. Nature 2019. DOI: 10.1038/s41586-019-1230-3
Am 31. Mai startet die deutschlandweite Aktion Insektensommer des NABU.
Weitere Informaionen gibt es hier.
