09.07.2019, Deutsche Wildtier Stiftung
Großer Lauschangriff zum Schutz der Fledermäuse
Lebt die seltene Mopsfledermaus in den Wäldern der Deutschen Wildtier Stiftung in Mecklenburg-Vorpommern?
Fledermäuse sind faszinierende Tiere: Sie „sehen“ mit ihren übergroßen Ohren, die wie Satellitenschüsseln funktionieren. Über eine Art Ultraschall-Echolotung orientieren sie sich in ihrem Habitat: „Hör-Bilder“ entstehen, wenn die Säugetiere ihre eigenen Ultraschallrufe als Echo wieder auffangen, um so ihre Umgebung zu orten. Mit Batcordern – auch Horchboxen genannt – können die Rufe der Nachtschwärmer aufgezeichnet werden, ohne sie zu stören. Über spezielle Computerprogramme werden die Rufe umgewandelt und so können die einzelnen Arten bestimmt werden. Heute fällt auf der größten Nationalen Naturerbefläche der Deutschen Wildtier Stiftung in Rechlin (MV) der Startschuss für das Verbundprojekt „Schutz und Förderung der Mopsfledermaus in Deutschland“.
Die Aktivitäten sind Teil eines bundesweiten Projektes zur Mopsfledermaus, das von der Stiftung FLEDERMAUS koordiniert wird. Ziel ist es, das Vorkommen der Mopsfledermaus in Deutschland zu erfassen und Leitlinien für die Entwicklung und Nutzung ihrer Waldlebensräume zu erarbeiten. Grund des wissenschaftlichen Lauschangriffs ist der massive Rückgang der Mopsfledermaus, für die Deutschland eine besondere Verantwortung hat. „Mit den Informationen, die wir über die Batcorder erhalten, können wir das Artenspektrum und Vorkommen der Tiere auf den Flächen der Deutschen Wildtier Stiftung ermitteln“, sagt Sebastian Brackhane, Projektleiter im Fledermausschutz bei der Deutschen Wildtier Stiftung. Damit nicht genug: „Es soll auch erforscht werden, ob und wie sich das Artenspektrum an Fledermäusen in Wäldern ohne forstliche Nutzung unterscheidet von Wirtschaftswäldern. Damit können auch Schutzmaßnahmen zielgenauer entwickelt werden“, so Brackhane.
„In eintönigen Wäldern mit wenigen alten und toten Bäumen fehlt Fledermäusen ein Platz für die Aufzucht der Jungen“, erläutert Brackhane. „Fledermausweibchen bekommen gerade jetzt im Sommer ihren Nachwuchs. Bei der Aufzucht unterstützen sie sich gegenseitig. Es gibt Wochenstuben, in denen der Nachwuchs wie in einer Kinderkrippe lebt. Auf der Fläche in Rechlin eignen sich dafür beispielsweise alte Bäume mit abstehender Rinde und Höhlen“, sagt der Projektleiter der Deutschen Wildtier Stiftung.
Von den weltweit über 1200 Fledermausarten leben 25 in Deutschland. Sie tragen Namen wie Große und Kleine Hufeisennase, Mausohr und Mopsfledermaus. Alle bei uns lebenden Arten sind bedroht und stehen auf der Roten Liste der gefährdeten Säugetiere.
08.07.2019, Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
Berufsschäfer: Schutz vor Wölfen möglich, aber teuer
Bundesumweltministerin Schulze und DBU-Generalsekretär auf DBU-Naturerbefläche Weißhaus
Der Wolf hat sich mittlerweile auf vielen Naturerbeflächen in Ostdeutschland wieder angesiedelt. Bundesumweltministerin Svenja Schulze informierte sich heute auf der DBU-Naturerbefläche Weißhaus über den Umgang der dortigen Schäfer und Schäferinnen mit den Rudeln. Gemeinsam mit dem Generalsekretär der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU), Alexander Bonde, und einigen Behörden- sowie Medienvertretern besuchte sie im Rahmen ihrer Sommerreise die brandenburgische Fläche im Nationalen Naturerbe, um mit drei Schäfern aus der Region sowie dem Vorsitzenden des Bundesverbandes der Berufsschäfer, Günther Czerkus, ins Gespräch zu kommen. Rene Jeronimus, Matthias Möckel und Annett Hertweck machten im Hinblick auf die Wölfe auf den DBU-Naturerbeflächen deutlich, dass ein Schutz vor den Wölfen möglich sei, wenn die finanziellen Rahmenbedingungen stimmen würden. „Das größte Problem für die Schäfer ist nicht der Wolf, sondern die fehlende Agrarförderung. Es wird höchste Zeit, dass wir eine Weidetierprämie in Deutschland einführen, zumal es sie schon in fast ganz Europa gibt“, so Schulze.
Nationales Naturerbe dient dem Wolf als Lebensraum
Die großen zusammenhängenden, ungestörten Wälder auf den ehemaligen militärisch genutzten Liegenschaften im Nationalen Naturerbe bieten dem Wolf geeignete Lebensräume. „Hier in Weißhaus haben wir seit Jahren immer wieder Wolfsbeobachtungen, aber noch kein nachgewiesenes sesshaftes Paar. Hingegen leben sie im Daubaner Wald bereits seit 2006“, erläuterte Bonde. Auf der DBU-Naturerbefläche Prösa sei 2017/18 ein Paar sesshaft geworden und habe laut Franz von Plettenberg vom Bundesforstbetrieb Lausitz aktuell auch mindestens sechs Welpen.
Schäfer setzen auf Herdenschutzhunde und gesicherte Nachtpferche
Die Schäfer haben sich den geänderten Bedingungen angepasst: „Wir haben Nachtpferche gebaut und arbeiten mit dem sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie eng an einem Demonstrationsvorhaben, bei dem verschiedene Präventionsmaßnahmen getestet werden sollen“, erläuterte Hertweck. Die Geschäftsführerin der Naturschutzstation Östliche Oberlausitz musste im vergangenen Jahr einen schweren Wolfsriss verkraften: Über 40 Tiere aus ihrer Herde waren den Wölfen auf der DBU-Naturerbefläche Daubaner Wald zum Opfer gefallen. „Wir müssen nach vorne schauen und unsere Arbeitsweise anpassen“, schlussfolgerte sie. Möckel und Jeronimus setzen auf Herdenschutzhunde. Sie seien mindestens so groß wie die Wölfe. Die Hunde würden für die Wildtiere eine echte Gefahr darstellen. Die Schafe in der Herde seien deswegen nicht mehr interessant für sie.
DBU Naturerbe sieht sich den Weidetierhaltern besonders verpflichtet
In Deutschland lebten 2017/18 nach amtlichen Zahlen 75 Wolfsrudel, 30 Wolfspaare und drei territoriale Einzeltiere. „Als Eigentümer von 71 Naturschutzflächen des Nationalen Naturerbes mit rund 70.000 Hektar sehen wir die natürliche Ausbreitung des Wolfes in Deutschland als normale Entwicklung für die Biodiversität“, erklärte Bonde. So wichtig und richtig es für die Artenvielfalt in Deutschland sei, dass der Räuber hierzulande wieder heimisch wird – so stelle der Wolf Weidetierhalter vor Herausforderungen, die teils beachtlich seien. „Da viele unserer Flächen aufgrund der ehemals militärischen Nutzung munitionsbelastet sind und maschinelle Pflege nur eingeschränkt möglich ist, sind Schäfer als Pächter auf unseren Flächen unverzichtbar, wenn wir unsere Naturschutzziele erreichen wollen“, so der DBU-Generalsekretär. Gerade den individuellen Belangen der Tierhalter sehe sich das DBU Naturerbe besonders verpflichtet.
Czerkus fordert Weidetierprämie aus EU-Mitteln
Auch für Czerkus gibt es zum Miteinander von Wölfen und Weidetieren keine Alternative. „Es kann lediglich um das ‚wie‘ gehen“, erklärte der Bundesvorsitzende der Berufsschäfer. Um innovative Lösungen für wirksame Schutzinstrumente gegenüber den Wölfen zu finden, fehle Schäfern die finanzielle Unterstützung. Der Bundesvorsitzende begrüßte die Entschließung des Bundesrates vom 28. Juni, die sich dafür ausspricht, dass Weidetierhalter baldmöglichst eine jährliche Pro-Kopf-Prämie von 30 Euro je Mutterschaf aus Mitteln der ersten Säule der Gemeinsamen Agrarpolitik (GAP) der Europäischen Union erhalten sollen. Ohne wirksame finanzielle Unterstützung sei es um die Zukunft der Berufsschäferei zudem schlecht bestellt: „In weniger als zehn Jahren gehen mehr als die Hälfte der heutigen Berufsschäfer in Rente. Wir bekommen aufgrund der wirtschaftlichen Bedingungen keine Auszubildenden mehr“, so Czerkus.
09.07.2019, Forschungsverbund Berlin e.V.
Jung gepaart? Dann klappt’s auch mit dem Geparden-Nachwuchs
Raubkatzenexperten in vielen Zoos der Welt sind ratlos. Mit dem Geparden-Nachwuchs will es trotz aller Bemühungen oft nicht funktionieren. ForscherInnen vom Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) fanden nun gemeinsam mit KollegInnen des Allwetterzoos Münster heraus, woran es hapert: Das Alter der Muttertiere bei der ersten Trächtigkeit ist der entscheidende Faktor, denn im Gegensatz zur freien Wildbahn werden Raubkatzen in Zoos erst deutlich nach der Erlangung der Geschlechtsreife verpaart.
Aus den Studienresultaten leiten die ForscherInnen Empfehlungen für die Haltung von Geparden in Zoologischen Gärten ab. Die Studie ist in der Fachzeitschrift „Journal of Zoo and Aquarium Research“ erschienen.
Am Stress liegt es nicht. Das konnte das Wissenschaftsteam in einer Studie an 12 Gepardinnen aus Zoos in Dänemark, Deutschland, Portugal, Österreich und der Schweiz zeigen, deren ganzes Leben es verfolgte. Die Konzentration ihrer „Stress“-Hormone – über mehrere Wochen an Metaboliten im Kot gemessen – war bei Muttertieren genauso hoch wie bei Gepardinnen, die keinen Nachwuchs hatten. Stattdessen ist das Alter der Muttertiere der entscheidende Faktor. „Wir konnten an den Zuchtbüchern sehen: Mit dem Nachwuchs hat es nicht funktioniert, wenn die Weibchen schon sechs Jahre oder älter waren, als sie erstmals mit einem Männchen zusammengebracht wurden“, sagt Bettina Wachter vom Leibniz-IZW, Leiterin der Studie.
Dass es in Zoologischen Gärten oft erst spät an die „Familienplanung“ geht, hat überwiegend logistische Gründe. Um den Genpool möglichst vielfältig zu halten, werden Raubkatzen meist nicht innerhalb einer Einrichtung verpaart. „Dazu werden Männchen auch schon mal aus anderen Ländern hin und her transportiert“, sagt Carsten Ludwig vom Allwetterzoo Münster, Erstautor der Studie und Doktorand am Leibniz-IZW. „Doch bis die Zuchtgenehmigung des Europäischen Erhaltungszuchtprogramms (EPP) und alle offiziellen Dokumente für die Ein- und Ausfuhr vorhanden sind, können schon mal ein bis zwei Jahre vergehen.“
Gepardenweibchen werden mit etwa zwei Jahren geschlechtsreif. Sie haben einen dreiwöchigen Zyklus und sind im Östrus zwei bis vier Tage empfängnisbereit. „Wir wissen, dass sich diese Katzenart in freier Wildbahn verpaart, sobald die Weibchen geschlechtsreif werden“, sagt Bettina Wachter. Drei Monate später bringen die Gepardinnen ihre Jungen zur Welt und säugen sie etwa vier Monate. „Danach setzt ihr Zyklus wieder ein. Erneut decken lassen sie sich in der Regel aber erst, wenn die Jungen etwa eineinhalb Jahre alt sind.“ Die Zoo-Studie zeigte auch, dass Weibchen, die das erste Mal sehr jung Nachwuchs bekommen, auch in höherem Alter noch trächtig geworden sind. Späte Erstgebärende sind die Ausnahme – ähnlich wie beim Menschen. Die frühe Trächtigkeit bringe das Reproduktionssystem in Schwung, was es in fortgeschrittenen Jahren einfacher macht, erneut trächtig zu werden, meint Bettina Wachter.
„Man kann also die besten Bedingungen im Zoo für sie schaffen: Kommt die Gepardin erst mit sechs Jahren oder noch älter zum ersten Mal mit einem Männchen zusammen, ist es meist zu spät“, schlussfolgert Carsten Ludwig. Bei Sektionen verstorbener Gepardinnen ohne Nachwuchs erkannten ForscherInnen des Leibniz-IZW bereits, dass die über Jahre ununterbrochenen zyklusbedingten Östrogenschwankungen die inneren Fortpflanzungsorgane schädigen und beispielsweise Zysten entstehen können. „Es gibt Tierarten, die auf solche lang anhaltende Östrogenschwankungen sehr sensibel reagieren. Elefanten und Nashörner gehören dazu. Und eben auch die Geparde“, betont Wachter, die 2011 gemeinsam mit Thomas Hildebrandt und Robert Hermes vom Leibniz-IZW eine Studie zu diesem Thema bei Geparden publiziert hatte.
Welche Empfehlungen leiten sich aus den Studienresultaten ab? „Sobald die Weibchen geschlechtsreif sind, gibt es ein ideales Zeitfester von zweieinhalb bis drei Jahren, sie decken zu lassen. Wenn Zoos das zeitlich und logistisch organisieren können, sollten sie höhere Zuchterfolge haben“, erklärt Carsten Ludwig. Ein regelmäßiges Austauschprogramm männlicher Geparde zwischen den Einrichtungen könnte da hilfreich sein.
„Zudem haben wir gezeigt, dass es zu einer reproduktiven Unterdrückung kommen kann, wenn Gepardenweibchen in einem Gehege zusammengehalten werden: Das dominante Weibchen kann den Zyklus der anderen unterdrücken“, so Ludwig. „Wie genau diese Unterdrückung, die bereits von amerikanischen KollegInnen beobachtet wurde, vonstattengeht, ist noch nicht bekannt, vermutlich über hormonelle Mechanismen.“ Gepardinnen sollten deshalb nicht mit anderen erwachsenen Weibchen zusammen gehalten werden. Weibliche Geparde sind ohnehin Einzelgänger. Bevor ein Weibchen gedeckt werden soll, sollte es für einige Zeit auch nicht mit männlichen Artgenossen zusammen leben. „Denn andernfalls scheint die sexuelle Stimulierung zu fehlen“, sagt Bettina Wachter.
Für eine erfolgreiche Gepardenzucht gibt es also einiges zu beachten. „Zoos, bei denen es mit dem Nachwuchs funktioniert hat, hatten offenbar einen oder mehrere dieser Aspekte in ihrer Gepardenhaltung erfolgreich berücksichtigt.“
Originalpublikation:
Asymmetric reproductive aging in cheetah (Acinonyx junbatus) females in European Zoos.
Ludwig C, Dehnhard M, Pribbenow S, Silinski-Mehr S, Hofer H, Wachter B (2019): Journal of Zoo and Aquarium Research 7;
https://doi.org/10.19227/jzar.v7i2.382
10.07.2019, Eberhard Karls Universität Tübingen
Frühester Homo sapiens außerhalb Afrikas in Griechenland gefunden
Forscher der Universitäten Tübingen und Athen ordnen 210.000 Jahre alten Schädel dem frühen modernen Menschen zu
Der Homo sapiens hat Afrika eher verlassen als bislang angenommen und Europa damit schon 150.000 Jahre früher erreicht als gedacht – darauf weisen Forschungsergebnisse der Universitäten Tübingen und Athen hin. Nach umfassenden Analysen datierten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen Schädel aus dem Fundort Apidima in Südgriechenland auf ein Alter von rund 210.000 Jahren und ordneten ihn frühen modernen Menschen zu. Damit handle es sich um den ältesten modernen Mensch, der außerhalb Afrikas gefunden wurde, sagte das Team unter Leitung von Professorin Katerina Harvati vom Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment an der Universität Tübingen. Die Studie wurde im Fachmagazin Nature veröffentlicht.
Der menschliche Schädel Apidima 1 wurde bereits in den 1970er Jahren in Südgriechenland zusammen mit einem weiteren Exemplar, Apidima 2, bei Untersuchungen des Museums für Anthropologie der Universität Athen entdeckt. Das Forscherteam untersuchte die Schädel nun mit modernsten Methoden, unter anderem rekonstruierte es virtuell die beschädigten Partien. Es führte Vergleichsanalysen mit verschiedenen menschlichen Fossilien durch und bestimmte anhand einer hochgenauen radiometrischen Datierungsmethode das Alter. „Apidima 2 ist ungefähr 170.000 Jahre alt. Den Schädel konnten wir Neandertalern zuordnen“, sagt Katerina Harvati. „Überraschenderweise ist Apidima 1 noch älter, etwa 210.000 Jahre, weist aber keine Neandertalermerkmale auf.“ Vielmehr habe die Untersuchung eine Mischung aus Merkmalen des modernen Menschen und solchen älterer Arten gezeigt, was auf einen frühen Homo sapiens hindeute.
Komplexe Abstammungsgeschichte
„Unsere Ergebnisse legen nahe, dass im Mittelpleistozän im heutigen Süden Griechenlands mindestens zwei Menschengruppen lebten: Erst eine frühe Population des Homo sapiens und später eine Gruppe Neandertaler“, sagt die Wissenschaftlerin. Dies stütze die Hypothese, dass sich die frühen modernen Menschen vielfach und in verschiedenen Wellen außerhalb von Afrika ausbreiteten. Nach der Datierung des Adipima-1-Schädels, könnte diese erste Ansiedelung moderner Menschen nun früher und schon bis nach Europa stattgefunden haben: Der Schädel ist über 150.000 Jahre älter als bislang bekannte Homo sapiens Funde in Europa.
„Wir gehen davon aus, dass die frühe Population anatomisch moderner Menschen ‒ repräsentiert durch Schädel Apidima 1 ‒ wie im Nahen Osten von Neandertalern abgelöst wurde“, zeichnet Harvati ein mögliches Szenario. Deren Anwesenheit in Südgriechenland ist gut dokumentiert, auch durch den Apidima-2-Schädel. „Die Neandertaler mussten wiederum im Spätpaläolithikum, vor etwa 40.000 Jahren, weichen, als sich neu angekommene anatomisch moderne Menschen in der Region und in ganz Europa niederließen. Auch dies ist unter anderem durch Funde bearbeiteter Steinwerkzeuge dokumentiert.“ Ungefähr zu dieser Zeit starben die Neandertaler aus. „Unsere Erkenntnisse unterstreichen die Bedeutung Südosteuropas für die menschliche Evolution“, zieht Harvati Bilanz.
Die Ausgrabungen in der Apidima-Höhle wurden in den 1970er und -80er Jahren vom Museum für Anthropologie der Medizinischen Schule an der Universität Athen durchgeführt. Wichtige Fundstücke sind heute im Museum zu sehen, das 1886 gegründet wurde und zu den Ältesten seiner Art gehört. Es spielte nicht nur in der Forschung – vor allem bei den Ausgrabungen in Apidima – eine wichtige Rolle, sondern auch bei der Wissensvermittlung an die Öffentlichkeit.
Die Wissenschaftler planen nun weitere Untersuchungen der Funde aus Apidima, die nach den neuen Erkenntnissen eine noch wichtigere Rolle für die menschliche Evolution spielte als bereits angenommen. „Das Museum für Anthropologie beherbergt diese wichtigen Fun-de unserer Apidima-Ausgrabungen. Diese Publikation ist die erste einer Reihe detaillierter Untersuchungen, die wir gemeinsam mit dem Team von Katerina Harvati durchführen wol-len“, sagt Museumsdirektorin Professorin Mirsini Kouloukoussa. Vassilis G. Gorgoulis, Leiter der Abteilung Histologie und Embryologie an der Universität Athen fügt hinzu: „Dies ist ein weiteres Beispiel für die Spitzenforschung der Universität Athen. Wir freuen uns sehr, dass die erfolgreiche Zusammenarbeit unserer Institutionen nun zur internationalen Anerkennung dieser Funde führt.
Publikation:
Katerina Harvati, Carolin Röding, Abel M. Bosman, Fotios A. Karakostis, Rainer Grün, Chris Stringer, Panagiotis Karkanas, Nicholas C. Thompson, Vassilis Koutoulidis, Lia A. Moulop-oulos, Vassilis G. Gorgoulis & Mirsini Kouloukoussa: Apidima Cave fossils provide earliest evidence of Homo sapiens in Eurasia. Nature, DOI 10.1038/s41586-019-1376-z,
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1376-z
12.07.2019, Justus-Liebig-Universität Gießen
Wie aus zwei Arten drei werden können
Kleiner Entensturmvogel ist als Hybrid effizienter und erfolgreicher als die Ursprungsarten
Neues Verständnis der Evolution? Ein internationales Team um den Gießener Biologen Dr. Juan Masello hat festgestellt, dass die Kreuzung zweier eigenständiger Arten – anders als bislang geglaubt – eine völlig neue fortpflanzungsfähige Art hervorbringen kann. Das Team der Professur für Verhaltensökologie und Ökophysiologie der Tiere (Prof. Dr. Petra Quillfeldt) hat subantarktische Seevögel (Sturmvögel) untersucht und dabei eine überraschende Entdeckung gemacht: So ist der Kleine Entensturmvogel (Pachyptila salvini) offenbar aus der Kreuzung des Taubensturmvogels (Pachyptila desolata) und des Großen Sturmvogels (Pachyptila vittata) entstanden.
Das von Prof. Quillfeldt geleitete internationale Team zeigte, dass die beiden Elternarten trotz jeweils unterschiedlicher Fütterungsstrategien und Fortpflanzungszeiten eine dritte Art hervorgebracht haben. Diese Hybriden verfügen über eine neue Fütterungsstrategie, die deutlich effizienter ist als bei den Elternarten. Zudem pflanzen sie sich zu anderen Zeiten eigenständig und unabhängig fort. Die neu entwickelten Arten leben von ihren Elternarten völlig getrennt und verfügen so über die grundlegende Definition einer Art: reproduktive Isolation.
Die sogenannte Hybrid-Artenentstehung ist im Tierreich ein fast völlig fremdes Konzept. Um fortpflanzungsfähig zu sein, müssen beide Elternarten der neuen Art dieselbe Anzahl an Chromosomen besitzen. So ist etwa ein Maultier, das Produkt eines Pferdes und eines Esels, die eine unterschiedliche Anzahl von Chromosomen aufweisen, unfruchtbar. Dagegen ist der Kleine Entensturmvogel ein vergleichsweise erfolgreicher Hybrid – sogar erfolgreicher als die ursprünglichen Arten.
Sturmvögel der Gattung Pachyptila (Walvögel) sind eine kleine Gruppe eng verwandter Seevögel, die dieselben Vorfahren haben. Alle sehen sich bemerkenswert ähnlich und unterscheiden sich hauptsächlich durch die Form ihrer Schnäbel. Das Team um Dr. Masello sequenzierte und analysierte DNA von 425 Individuen von fünf Walvogel-Arten und dem eng verwandten Blausturmvogel. Dabei stellte sich heraus, dass der Kleine Entensturmvogel genetisch mal mit der einen, mal mit der anderen Art gruppiert wurde. Ein hybrider Ursprung könnte diese ungewöhnlichen Ergebnisse erklären.
„Diese Studie zeigt, dass die Hybridisierung zwischen Arten nicht unbedingt das Ende der Evolutionslinie darstellt und dass manchmal auf diese Weise eine neue Art gebildet werden kann“, erläutert Dr. Masello, der für das Projekt sehr eng mit dem südafrikanischen Biologen Prof. Yoshan Moodley zusammengearbeitet hat.
Originalpublikation:
Juan F. Masello, Petra Quillfeldt, Edson Sandoval-Castellanos, Rachael Alderman, Luciano Calderón, Yves Cherel, Theresa L. Cole, Richard J. Cuthbert, Manuel Marin, Melanie Massaro, Joan Navarro, Richard A. Phillips, Peter G. Ryan, Lara D. Shepherd, Cristián G. Suazo, Henri Weimerskirch, and Yoshan Moodley (2019). Additive Traits Lead to Feeding Advantage and Reproductive Isolation, Promoting Homoploid Hybrid Speciation, Molecular Biology and Evolution, msz090 | doi:10.1093/molbev/msz090
https://academic.oup.com/mbe/advance-article/doi/10.1093/molbev/msz090/5480301
12.07.2019, Leibniz-Institut für Nutzierbiologie (FBN)
Soldatenfliegen künftig im Einsatz für den Klimaschutz?
Wissenschaftler am Leibniz-Institut in Dummerstorf erweitern ihr Forschungsspektrum auf Insekten
Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Nutztierbiologie Dummerstorf (FBN) haben ihr Nutztierspektrum um die Insekten erweitert. Es geht um die Erforschung der bis zu zwei Zentimeter großen Schwarzen Soldatenfliege und ihrer eiweißreichen Larven als alternative hochwertige Eiweißquelle.
Der durch die wachsende Weltbevölkerung steigende Bedarf an Futter- und Lebensmitteln steht im Zielkonflikt mit der notwendigen Begrenzung des Klimawandels. Dies stellt wachsende Anforderungen an die nachhaltige Produktion von Futter- und Lebensmitteln. Insekten könnten hier eine wichtige Rolle spielen, da sie in der Lage sind, nicht für den Menschen nutzbare Reststoffe und Abfälle zu verwerten. Dadurch könnten organische Abfälle reduziert werden und gleichzeitig hochwertiges Eiweiß für Tierfutter hergestellt werden.
Europäische „Eiweißlücke“ aus eigenen Ressourcen schließen
In einem schwülwarmen, klimatisierten Raum mit spezieller Beleuchtung lebt eine Kolonie Soldatenfliegen, die gerade mit der Eiablage begonnen hat. „So schaffen wir optimale klimatische Bedingungen für die Fliegen und ihre Larven und können nicht nur die Verwertung von Reststoffen als Nährsubstrate für die Larven, sondern auch die genetischen Grundlagen im Detail untersuchen“, betonte die Leiterin des Instituts für Ernährungsphysiologie „Oskar Kellner“ am FBN, Professorin Dr. Cornelia C. Metges. „In der Zusammenarbeit mit unseren Instituten für Genombiologie, Fortpflanzungsbiologie sowie Muskelbiologie und europäischen Partnern wie der britischen Universität Exeter wollen wir möglichst viel über Insekten als wertvolle und umweltfreundliche Eiweißlieferanten der Zukunft erfahren.“
Derzeit wird für das Futter der Nutztiere in der europäischen Landwirtschaft ein großer Anteil des notwendigen Eiweißes aus Importen gedeckt. „Die Eiweißlücke in der europäischen Nutztierhaltung schließen wir durch Importe an Soja und Fischmehl. Pflanzliche Alternativen vor Ort wie Lupinen und Erbsen haben sich bislang nur als Nischenprodukte etablieren können. Insofern ruhen weltweit enorme Erwartungen auf einem Beitrag durch Insekten, insbesondere durch Mehlwürmer, Heuschrecken und Soldatenfliegen“, so die Agrarwissenschaftlerin.
Weniger Abfall und Züchten im Zeitraffer
„Ein Generationszyklus dauert rund sechs Wochen“, erläuterte der Biologe PD Dr. Manfred Mielenz. „Dabei durchläuft die Fliege fünf Entwicklungsphasen vom Ei-, Larven-, Vorpuppen- bis zum Puppen- und Erwachsenenstadium. Aus wenigen Gramm Eiern können wir 100 Kilogramm Larven gewinnen. Das ist eine einzigartige Effizienz. Eine Larve wiegt durchschnittlich 140 Milligramm und besteht hauptsächlich aus Eiweiß und Fetten.“
Nach dem Schlupf der Larven etwa vier Tage nach der Eiablage werden diese auf Nährsubstratboden aufgezogen. Dieser kann nicht nutzbare Nebenprodukte der Lebensmittelindustrie, so beispielsweise Gärreste aus der Bierherstellung, Küchenabfälle oder Erntereste enthalten, und somit zur Schließung von Nährstoffkreisläufen beitragen. „Von großem Interesse sind Tierfuttermittel aus Larven künftig insbesondere in der Schweine- und Geflügelhaltung“, erklärte Prof. Cornelia C. Metges.
In der Ernährung von Heimtieren wie Hunden, Katzen und Reptilien sowie Zier- und Zuchtfischen sind Larven längst etabliert. Für einen perspektivischen Einsatz als Futtermittelquelle für Nutztiere gibt es allerdings noch einige Wissenslücken und es fehlen bisher die EU-rechtlichen Voraussetzungen.
Am „Tag der offenen Tür“ am Sonnabend, 21. September 2019 im Leibniz-Institut für Nutztierbiologie (FBN) und in der Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei MV (LFA) werden die Wissenschaftler über ihre neuen fliegenden Schützlinge berichten und einen Einblick in die Zukunft der Soldatenfliegen als „Klimaschützer“ gewähren.
5.07.2019, Deutsche Wildtier Stiftung
Tierische Flirtmomente im Wald – die Rehbrunft startet
Schon das Quietschen eines Fahrrads kann den Bock jetzt in Wallung bringen
Wenn der Bock die Ricke treibt, dann gibt’s im Wald und auf dem Feld kein Halten mehr. Ausflügler und Autofahrer dürfen und müssen sich in diesen Tagen auf die Paarungszeit der Rehe einstellen. Tatsache: „Manchmal reicht schon das Quietschen eines Fahrrads aus, und ein verliebter Bock saust im Hormonrausch heran“, so Jenifer Calvi von der Deutschen Wildtier Stiftung.
Denn das Quietschen kann dem Fiepton des weiblichen Rehs ähneln, auf das der Bock jetzt so scharf ist. Er nimmt diesen hohen Ton als Liebeslockruf wahr. Und nicht nur ihr Rufen, auch der Duft der Ricke, das Reh-Parfüm, das jetzt voller Pheromone steckt, ist für den Rehbock in diesen Tagen einfach unwiderstehlich. „Mitte Juli bis Anfang August ist die Hauptzeit der Rehbrunft“, sagt Calvi. In dieser Zeit bekommen nicht nur Förster und Jäger, sondern auch Spaziergänger die sonst so heimlichen Rehe viel häufiger zu Gesicht. Calvi: „Rehe verlieren gerade in den nächsten drei, vier Wochen ihre Scheu und sind deutlich unvorsichtiger.“
Es sind die Sexualhormone, die das Tier des Jahres 2019 so liebestoll machen. Oft treibt der Bock seine Herzensdame jetzt mehrere Stunden durch die Landschaft – denn überrumpeln lässt sie sich nicht! „Erst nach einem ausgiebigen Vorspiel – der „Vorbrunft“ – bleibt die Ricke stehen und der Bock darf sich nähern“, sagt Jenifer Calvi.
Manchen Beobachtern fallen jetzt vielleicht auch große plattgetretene Kreise im Grünen oder auf dem Feld auf – kein Zauberwerk, sondern sogenannte „Hexenringe“. Sie entstehen, wenn der Bock die Ricke intensiv immer wieder im Kreis verfolgt – ein Liebesreigen der besonderen Art.
15.07.2019, Ludwig-Maximilians-Universität München
Buntbarsche im Riftvalley – Neues Licht auf Cichliden-Evolution in Afrika
Ein interdisziplinäres Team unter dem Dach des GeoBio-Centers der LMU entwickelt einen integrativen Ansatz, um fossile Buntbarsche zu klassifizieren.
Buntbarsche (Cichlidae) sind weltweit verbreitete tropische Süßwasserfische. Sie weisen vielfältige Spezialisierungen auf, wie zum Beispiel Brutpflege der Eier und Larven, manche betreiben zum Schutz des Nachwuchses sogar Maulbrutpflege. Als „Tilapia“ sind einige Arten auch als Delikatesse bekannt und von großer ökonomischer Bedeutung. In Afrika haben Buntbarsche ihre größte Artenvielfalt entwickelt, mit mindestens 1.100 Spezies. Die meisten der Arten sind in den großen Seen im Ostafrikanischen Grabenbruch (Riftvalley) beheimatet.
„Wann und wie die afrikanischen Buntbarsche ihre Vielfalt entwickelt haben, ist ein zentrales Thema der Evolutionsbiologie und Paläobiologie“, sagt Bettina Reichenbacher, Professorin für Paläontologie an der LMU und Mitglied des GeoBio-Centers der LMU. Denn fossile Buntbarsche sind der einzige direkte Nachweis, wie sich Linien entwickelt haben; sie sind für die Wissenschaft die unmittelbaren Zeugen der Evolutionsgeschichte. Allerdings gestaltet sich die Suche nach derartigen Fossilien als schwierig und extrem aufwendig. In Afrika wurden bisher nur etwa 20 fossile Buntbarsch-Arten entdeckt – eine verschwindend kleine Zahl gemessen an der Artenvielfalt der heutigen afrikanischen Buntbarsche.
In einer Studie, die aktuell im Fachjournal Scientific Reports erscheint, stellt ein Team um Bettina Reichenbacher den fossilen Buntbarsch Oreochromimos erstmals vor. Sein Name weist auf seine Ähnlichkeit mit den heute in ganz Afrika verbreiteten Oreochromini hin. „Bei der Bearbeitung war die Frage, ob die Fossilien einer der heutigen Buntbarsch-Linien zugeordnet werden können, eine besondere Herausforderung“, sagt Stefanie Penk, Erstautorin der Studie und Doktorandin in der Arbeitsgruppe von Bettina Reichenbacher. Das liegt zum einen an der heutigen Vielfalt der Buntbarsche, zum anderen an der großen Ähnlichkeit zwischen auch nicht näher verwandten Arten. „Die Architektur des Knochengerüstes von Buntbarschen ist ziemlich konservativ. Sie haben alle ein ähnliches Grundgerüst, das sich auch bei der Entstehung neuer Arten kaum ändert“, erläutert Bettina Reichenbacher. Gemeinsam mit Dr. Ulrich K. Schliewen, Ko-Autor der Studie und Kurator für Fische an der Zoologischen Staatssammlung in München (SNSB-ZSM) sowie ebenfalls Mitglied des GeoBio-Centers der LMU, entwickelte die Arbeitsgruppe daher den „best fit“ approach. „Dieser bedeutet, dass das Fossil mit allen heutigen Linien verglichen wird – ein Ansatz, der unmöglich erscheint angesichts der heutigen Vielfalt dieser Fische –, jedoch durch die Zusammenarbeit mit Ulrich Schliewen gelang. Denn in der von ihm betreuten Sammlung befindet sich eine unglaubliche Fülle afrikanischer Buntbarscharten, und damit das notwendige Vergleichsmaterial für unsere Studie“, sagt Stefanie Penk.
Einzigartiges Fenster in die Vergangenheit
Oreochromimos wurde in Zentral-Kenia entdeckt. Dort, inmitten des Ostafrikanischen Grabenbruchs, befindet sich die Gebirgskette der Tugen Hills. Diese bietet ein einzigartiges Fenster in die Vergangenheit: Vulkan- und Sedimentgesteine, die vor etwa fünf bis 20 Millionen Jahren abgelagert und anschließend tief versenkt wurden, wurden später durch geologische Aktivitäten wieder angehoben, bis auf 2000 Meter über dem Meeresspiegel. Dadurch sind in den Tugen Hills fossilienführende Gesteine zugänglich, die in anderen Regionen Afrikas nicht vorhanden oder nicht zugänglich sind. Die aus den Gesteinen der Tugen Hills geborgenen Fossilien sind einzigartig, auch der im Jahr 2000 gefundene etwa sechs Millionen Jahre alte „Ur-Mensch aus den Tugen Hills“, Orrorin tugenensis, stammt von dort.
Zu den einzigartigen Funden aus den Gesteinsformationen der Tugen Hills zählen auch die fossilen Buntbarsche. Sie sind seit 2011 Gegenstand des „Kenia-Projektes“ von Bettina Reichenbacher und ihrer Arbeitsgruppe. Zunächst in Kenia ausgegraben, danach in Kooperation mit der Egerton Universität in Kenia als Leihgabe an das Department für Geo- und Umweltwissenschaften der LMU transportiert, werden sie dort seither wissenschaftlich ausgewertet.
Oreochromimos ist mit 12,5 Millionen Jahren der älteste Vertreter der Oreochromini. Zudem ist er der älteste fossile Nachweis der Gruppe der Haplotilapiinen Buntbarsche und damit der Linie, aus der der Löwenanteil der heutigen Vielfalt der afrikanischen Buntbarsche hervorgegangen ist. Mit dem innovativen und vergleichenden Ansatz hat das Team außerdem eine Grundlage für künftige Bestimmungen von Buntbarsch-Fossilien erarbeitet. „Mit diesem Datensatz wird es in Zukunft möglich sein, fossile Buntbarsche weitaus genauer zu klassifizieren als bisher und so ihre Evolutionsgeschichte weiter zu erhellen“, sagt Bettina Reichenbacher.
Originalpublikation:
Stefanie B. R. Penk, Melanie Altner, Alexander F. Cerwenka, Ulrich K. Schliewen, Bettina Reichenbacher: New fossil cichlid from the middle Miocene of East Africa revealed as oldest known member of the Oreochromini. In: Scientific Reports 2019
https://rdcu.be/bKqXr
15.07.2019, Universität des Saarlandes
Blutproben aus dem Zoo helfen bei der Vorhersage von Krankheiten beim Menschen
Friederike Meyer zu Tittingdorf Pressestelle der Universität des Saarlandes
In den Zoos von Saarbrücken und Neunkirchen leben Pinguine, Asiatische Elefanten und viele andere Tierarten. Da sie von verschiedenen Kontinenten stammen, wird den Tieren regelmäßig Blut abgenommen, um ihre Gesundheit zu überprüfen. Diese Blutproben haben Bioinformatiker und Humangenetiker der Universität des Saarlandes jetzt genutzt, um nach sogenannten Biomarkern zu suchen, mit denen man Krankheiten frühzeitig erkennen kann. Die Forscher wollen mit Hilfe von ähnlichen genetischen Mustern, die bei Mensch und Tier seit Jahrtausenden im Blut vorhanden sind, die computergestützte Krankheitsprognose verbessern.
Das Forschungsprojekt ist für die Bioinformatiker nicht nur aufgrund der Zusammenarbeit mit dem Zoo ungewöhnlich. „Molekulare Blutprofile von Tieren zu messen, das hat so bisher niemand gemacht“, erklärt Andreas Keller, Bioinformatik-Professor an der Universität des Saarlandes. Anstatt Gewebe und Datenmaterial von menschlichen Patienten zu untersuchen, analysierte er gemeinsam mit dem Saarbrücker Humangenetiker Eckart Meese die Blutproben von 21 Tieren. Zoodirektor Richard Francke hatte das Blut bei Routineuntersuchungen innerhalb der Jahre 2016 bis 2018 gesammelt und den Wissenschaftlern zur Verfügung gestellt. Eigentlich erforschen diese sonst Biomarker, die im Blut des Menschen vorkommen, um damit beispielsweise Lungentumore oder Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson früher und besser zu erkennen. „Gut geeignet dafür sind micro-RNAs“, sagt Andreas Keller. „Das sind kurze Abschnitte spezifischer Moleküle in der Ribonukleinsäure, die bei der Steuerung der Gene eine wichtige Rolle spielen.“
Um diese Abschnitte zu finden, setzen die Forscher moderne Methoden der Bioinformatik ein, darunter auch das maschinelle Lernen, ein Verfahren der Künstlichen Intelligenz. Das wiederum führt zu einer Herausforderung, bei der die Tiere aus den beiden saarländischen Zoos helfen können. „Pro Patient werden bis zu 20 Millionen Datenpunkte erhoben. Die maschinellen Lernverfahren erkennen darin zwar die typischen Muster, etwa für einen Lungentumor oder Alzheimer. Jedoch fällt es der Künstlichen Intelligenz schwer, zu lernen, welche Biomarker-Muster echt sind und welche nur scheinbar auf das jeweilige Krankheitsbild passen.“ Hierbei kommen nun die Blutproben der Tiere ins Spiel.
„Wenn ein Biomarker evolutionär konserviert ist, also auch in anderen Spezies in ähnlicher Form und Funktion vorkommt, ist es sehr viel wahrscheinlicher, dass es sich um einen belastbaren Biomarker handelt“ erläutert Professor Keller. Aus diesem Grund haben die Forscher die Reste von den Blutproben analysiert, die den Tieren sowieso entnommen wurden. Insgesamt waren es 21 Proben von 19 Tierarten, darunter ein Nasenbär, ein Nilflughund, ein Zwergseidenäffchen und ein Humboldt-Pinguin. „Die neuen Erkenntnisse fließen jetzt in unsere Computermodelle ein und werden uns helfen, künftig noch präziser, die richtigen Biomarker zu identifizieren“, erklärt Keller.
Ihre Ergebnisse haben die Saarbrücker Forscher im renommierten Fachjournal „Nucleic Acids Research“ veröffentlicht. Zusätzlich haben sie eine Datenbank eingerichtet, in die sie auch ihre aktuellen Ergebnisse eintragen. Inzwischen haben Wissenschaftler das Blut von insgesamt 40 Tieren untersucht, darunter auch das einer Anaconda, eines Stachelschweins und eines Kängurus. Darauf können nun Wissenschaftler aus der ganzen Welt zugreifen. Das Forschungsprojekt wurde von der Landesregierung des Saarlandes finanziell unterstützt.
Originalpublikation:
https://academic.oup.com/nar/article/47/9/4431/5425345
15.07.2019, Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie
Kindstötung auch durch Säugetier-Mütter
Im Wettbewerb um Nahrung, Partner und andere Ressourcen töten Säugetiere im Extremfall die Nachkommen von Rivalen. Bei manchen Säugetierarten ist Kindstötung sogar die häufigste Todesursache bei Jungtieren. Frühere Studien konzentrierten sich auf einen solchen sogenannten Infantizid durch männliche Tiere. Dieter Lukas vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und Elise Huchard vom Institut des Sciences de l’Évolution der Université Montpellier haben jetzt Beobachtungen zusammengetragen, die zeigen, dass bei vielen Säugetierarten auch die Weibchen den Nachwuchs von Konkurrentinnen töten. Dies scheint ihnen erhebliche Vorteile zu bringen.
Früheren Studien zufolge töten männliche Säugetiere Jungtiere hauptsächlich, um sich den Zugang zu paarungsbereiten Weibchen zu sichern. Denn diese verpaaren sich nicht neu, solange sie sich noch um den Nachwuchs eines vorherigen Partners kümmern. „Bei Weibchen hingegen findet man Kindstötungen häufiger bei Säugetierarten, die unter schwierigen Bedingungen leben und bei denen das Austragen und die Aufzucht der Nachkommen mit besonders hohen Kosten verbunden sind“, sagt Huchard. „Die Auslöser des Infantizids und mögliche Vorteile, die daraus entstehen, variieren jedoch in Abhängigkeit von den spezifischen Umständen.“
Beseitigung potentieller Rivalen
Sind Weibchen territorial und benötigen Zugang zu einem Brutort oder Bau, so können sie durch Kindstötung benachbarte Weibchen aus der Gegend vertreiben und ihr eigenes Revier vergrößern. Wenn Weibchen Brutorte gemeinsam nutzen, kann eine Kindstötung verhindern, dass fremde Nachkommen ihnen die Milch stehlen. Leben Weibchen in Gruppen zusammen, in denen sie sich um die Aufzucht nicht nur des eigenen Nachwuchses kümmern, dann könnte ein Infantizid dazu beitragen, dass die eigenen Nachkommen mehr Zuwendung erhalten. Und wenn Weibchen in stabilen sozialen Gruppen zusammenleben, so kann das Töten eines Jungtiers potentielle Rivalen um den Zugang zu einem besseren sozialen Status und Ressourcen beseitigen. „All diesen Umständen ist jedoch eines gemein: Eine Kindstötung erfolgt häufig dann, wenn die Anwesenheit fremder Nachkommen den Fortpflanzungserfolg eines Weibchens direkt gefährdet. Dies kann der Fall sein, wenn fremde Jungtiere den Zugang zu Ressourcen einschränken, die für den eigenen Nachwuchs lebenswichtig sind – zum Beispiel den Zugang zu Brutorten, Milch, Zuwendung und sozialem Status“, sagt Huchard.
Viele weibliche Säugetiere leben mit verwandten Gruppenmitgliedern zusammen. Man könnte also annehmen, dass Infantizid bei diesen Arten weniger häufig auftritt. Die aktuelle Studie konnte dies jedoch nicht bestätigen: Bei in sozialen Gruppen lebenden Weibchen kommen Kindstötungen häufiger vor als bei Arten, in denen Weibchen allein leben. Es gibt offenbar mehr Möglichkeiten, Kindstötungen zu begehen und zu beobachten, wenn Weibchen in Gruppen zusammenleben. „Weibchen begehen etwa genauso häufig Infantizid, unabhängig davon, ob sie mit eng verwandten oder mit nicht verwandten Artgenossen zusammenleben“, sagt Lukas. „Es wurde mehrfach beobachtet, dass Großmütter ihre Enkel oder Tanten ihre Nichten töteten. Dass Weibchen sogar bereit sind, die Nachkommen naher Verwandter zu töten, zeigt, dass der Nutzen für sie selbst und die eigenen Nachkommen den Schaden ausgleicht, den sie einem Familienmitglied zufügen.“
Originalpublikation:
Dieter Lukas & Elise Huchard. The evolution of infanticide by females in mammals.
Philosophical Transactions B, 15 July 2019, http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2018.0075
16.07.2019, Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie
Fliegen verbreiten Krankheiten möglicherweise auch unter Affen
Auf der ganzen Welt haben Menschen ein ungutes Gefühl dabei, wenn Fliegen sich beim Sommerpicknick auf ihren Speisen niederlassen. Diese Vorbehalte sind begründet, denn frühere Studien zeigten, dass Fliegen unter Menschen und Nutztieren eine Vielzahl von Krankheitserregern verbreiten. In Zusammenarbeit mit Roman Wittig vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie und dem Taï-Schimpansenprojekt hat ein Forschungsteam um Fabian Leendertz vom Robert-Koch-Institut nun gezeigt, dass Fliegen auch freilebenden Affengruppen folgen, die täglich viele Kilometer durch den Regenwald zurücklegen.
Zunächst untersuchten die Forscher im Taï-Nationalpark, in der Elfenbeinküste, wie viele Fliegen sich in der Nähe von Rußmangaben- und Schimpansengruppen aufhielten und zählten bei beiden Primatenarten deutlich mehr Fliegen innerhalb der jeweiligen Affengruppe als außerhalb. Um zu verstehen, wie diese hohe Fliegendichte beibehalten werden kann, führte Erstautor Jan Gogarten ein Experiment durch: Innerhalb einer Gruppe von Rußmangaben markierte er über 1.700 Fliegen mit Nagellack. Überraschenderweise fingen die Forscher diese bunt bemalten Fliegen noch bis zu zwei Wochen später und fast anderthalb Kilometer vom Ursprungsort entfernt in derselben Mangaben-Gruppe wieder ein. „Dieses überraschende Ergebnis deutet darauf hin, dass die Fliegen den Affen in einem dichten Schwarm folgen, während diese sich kilometerweit durch den Regenwald fortbewegen“, sagt Gogarten.
Ob diese Fliegenschwärme für Mangaben und Schimpansen ein Krankheitsrisiko darstellen, wie es beim Menschen der Fall ist, untersuchten die Forscher, indem sie die Fliegen auf verschiedene Krankheitserreger testeten. Und tatsächlich fanden sie bei fast sieben Prozent der Fliegen, die die Mangabengruppe begleiteten, größere Mengen des Anthrax-Bakteriums (Bacillus cereus biovar anthracis). Die Forscher konnten anschließend belegen, dass der Anthrax-Erreger aus den Fliegen lebensfähig war. Frühere Studien des Teams hatten gezeigt, dass Anthrax für fast vierzig Prozent der Todesfälle von Wildtieren im Taï-Nationalpark verantwortlich ist, was darauf hindeutet, dass Fliegen möglicherweise auch für Primaten ein großes Krankheitsrisiko darstellen.
Die Fliegen enthielten außerdem DNA des Bakteriums Treponema pallidum pertenue, das beim Menschen Frambösie auslöst. Auch Mangaben können sich mit dem Bakterium infizieren, was bei ihnen teilweise schwere Hautläsionen verursacht. „Diese Studie ist die erste, die zeigt, dass Fliegen Primaten aktiv durch den Regenwald folgen und sie damit gefährlichen Bakterienpathogenen aussetzen“, sagt Wittig. „Unsere Studie deutet darauf hin, dass die Anwesenheit von Fliegenschwärmen eine bisher nur wenig erforschte Begleiterscheinung von Sozialität ist. Nicht nur für Menschen beim Sommerpicknick sind Fliegen ein Ärgernis, sie sind auch bei Affen weit verbreitet“, sagt Leendertz.
Einen positiven Nebeneffekt haben die Erkenntnisse jedoch: Obwohl die Krankheitserreger-tragenden Fliegenschwärme Wildtieren möglicherweise schaden können, sind sie doch auch ein nützliches Instrument zur Überwachung des Gesundheitszustandes freilebender Tierpopulationen. Fliegenmonitoring kann mit einfachen Mitteln dringend benötigte Daten über in der Wildbahn zirkulierende Krankheitserreger liefern und verzichtet dabei auf komplizierte Eingriffe wie Wildtier-Narkosen, die immer auch ein Risiko für Forscher und Wildtiere mit sich bringen.
Originalpublikation:
Gogarten, J. F., Düx, A., Mubemba, B., Pléh, K., Hoffmann, C., Mielke, A., Müller‐Tiburtius, J., Sachse, A., Wittig, R. M., Calvignac‐Spencer, S., Leendertz, F. H.
Tropical rainforest flies carrying pathogens form stable associations with social non‐human primates
Molecular Ecology, 08. Juni 2019, https://doi.org/10.1111/mec.15145
17.07.2019, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen
Neuentdeckt: Fossiler Dünnschnabel-Albatros – Nahezu vollständiger Albatros-Schädel aus dem Pliozän beschrieben
Senckenberg-Wissenschaftler Gerald Mayr hat gemeinsam mit seinem Kollegen Alan Tennyson vom Museum Te Papa in Neuseeland eine neue ausgestorbene Albatros-Art aus dem Pliozän beschrieben. Der vor etwa 3 Millionen Jahren lebende Vogel erreichte nur etwa 90% der Größe des kleinsten heutigen Albatrosses. Bemerkenswert ist das Fossil vor allem durch den außergewöhnlich schmalen Schnabel, der nahelegt, dass sich die neue Art überwiegend von Fischen ernährte. Die Nahrung heutiger Albatrosse besteht dagegen zu einem großen Teil aus Tintenfischen. Der Fossilfund belegt daher eine größere Vielfalt in der Nahrungsökologie ausgestorbener Albatros-Arten. Die Studie erscheint heute im Fachjournal „Ibis“.
Heute lebende Albatrosse sind für ihre beachtliche Größe bekannt und die Flügelspannweite der größten Arten erreicht mehr als drei Meter. Obwohl Albatrosse zu den bekanntesten Hochseevögeln zählen, ist nur wenig über die Evolution dieser charakteristischen Vögel bekannt und Fossilfunde sind sehr selten.
Das als Aldiomedes angustirostris neu beschriebene Fossil ist ein nahezu vollständig erhaltener Schädel, der 2011 von einem Privatsammler in der Tangahoe Formation auf der neuseeländischen Nordinsel entdeckt wurde. Die Meeresablagerungen dieser Fundstelle sind für eine reichhaltige Fauna aus dem Pliozän bekannt.
„Die von uns beschriebene Art ist deutlich kleiner, als alle heutigen Albatrosse“, erklärt Dr. Gerald Mayr vom Senckenberg Forschungsinstitut in Frankfurt und fährt fort: „Kleine Albatros-Arten sind bereits aus dem Eozän und Miozän bekannt – das neue Fossil ist aber das jüngste und vollständigste Exemplar dieser Kleinformen und das einzige, von dem der Schädel bekannt ist.“
Der von Mayr und seinem neuseeländischen Kollegen Alan Tennyson untersuchte Vogelschädel unterscheidet sich aber nicht nur in der Größe von allen bislang bekannten Albatros-Arten, auch die Schnabelform weicht von der Norm ab. „Der dünne Schnabel ähnelt dem heutiger Seevögel, die sich von Fischen ernähren“, erläutert Mayr. Der Frankfurter Ornithologe geht daher davon aus, dass sich die neu entdeckte Art nicht wie heutige Albatrosse überwiegend Tintenfischen nachstellte, sondern Fische bevorzugte.
Der Fossilfund belegt, dass Albatrosse einst eine größere Vielfalt in ihrer Nahrungsökologie aufwiesen. Rätselhaft bleibt allerdings, warum die kleinen, fischfressenden Arten letztendlich ausstarben. „Denkbar ist, dass sie sich im Pliozän ähnliche ökologische Nischen mit anderen Seevögeln, wie Tölpeln oder Kormoranen, teilen mussten und dieser Konkurrenz nicht gewachsen waren“, vermutet Mayr und schließt: „Um diese Annahme zu überprüfen sind allerdings weitere Fossilien der damaligen Vogelwelt notwendig.“
Originalpublikation:
Gerald Mayr & Alan J. D. Tennyson (2019): A small, narrow-beaked albatross from the Pliocene of New Zealand demonstrates a higher past diversity in the feeding ecology of the Diomedeidae. IBIS. doi: 10.1111/ibi.12757
18.07.2019, Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Wie der Klimawandel Beziehungen stört
Pflanzen sind auf die Bestäubung durch Bienen angewiesen; Bienen benötigen Nektar und Pollen. Wie sich der Klimawandel auf diese gegenseitige Abhängigkeit auswirkt, haben Wissenschaftlerinnen der Uni Würzburg untersucht.
Höhere Durchschnittstemperaturen, wie sie mit dem Klimawandel einhergehen, können gravierende Auswirkungen auf die Tier- und Pflanzenwelt haben, indem sie deren wechselseitige Abhängigkeiten stören: Während beispielsweise die gewöhnliche Küchenschelle (Pulsatilla vulgaris) sehr empfindlich auf steigende Temperaturen reagiert und immer früher im Jahr blüht, reagiert einer ihrer wichtigsten Bestäuber – eine Wildbienenart – beim Schlüpfen nicht ganz so schnell. Das kann im Extremfall dazu führen, dass die Pflanze keine Samen ausbilden und sich nicht vermehren kann, während die Biene wegen des fehlenden Nahrungsangebots auf andere Pflanzen ausweichen muss.
Dieser Befund ist das zentrale Ergebnis einer neuen Studie, die Wissenschaftlerinnen der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) jetzt in der Fachzeitschrift Plos One veröffentlicht haben. Verantwortlich dafür sind die Privatdozentin Dr. Andrea Holzschuh vom Lehrstuhl für Zoologie III (Tierökologie) und ihre Doktorandin Sandra Kehrberger.
Blütezeit und Schlupf müssen zueinander passen
„Wir haben den Einfluss der Temperatur auf zwei Frühlingsbienen-Arten sowie auf die Küchenschelle, eine der ersten blühenden Pflanzen, untersucht“, beschreibt Sandra Kehrberger das Experiment. Die Wissenschaftlerinnen haben sich insbesondere dafür interessiert, wie sich unterschiedliche Winter- und Frühlingstemperaturen auf den Zeitpunkt des Schlupfes der Gehörnten Mauerbiene (Osmia cornuta) und der Roten Mauerbiene (Osmia bicornis) sowie auf die Blütezeit der Küchenschelle auswirken.
Der zeitlichen Synchronisation beider Ereignisse – Schlupf und Blüte – kommt im Leben sowohl der Bienen als auch der Pflanze eine besondere Bedeutung zu: „Für Wildbienen ist der richtige Zeitpunkt des Schlupfes insbesondere im Frühling zu Beginn der Vegetationsperiode wichtig, da bereits eine kurze Zeitspanne ohne blühende Pflanzen und damit ohne Nahrung negative Folgen für das Überleben der Bienen und die Anzahl an Nachkommen haben kann“, erklärt Dr. Andrea Holzschuh. Aber auch für Pflanzenarten, die zu Beginn der Vegetationsperiode blühen und auf die Bestäubung durch Wildbienen angewiesen sind, ist der richtige Zeitpunkt der Blüte von Bedeutung. „Ein Mangel an Bestäubern kann für sie und für ihren Reproduktionserfolg negative Folgen haben“, ergänzt Sandra Kehrberger.
Die Küchenschelle reagiert schneller
Für ihre Studie haben die Wissenschaftlerinnen Bienen-Kokons auf elf Magerrasen in der Umgebung Würzburgs platziert, auf sieben Magerrasen haben sie zusätzlich die Blüte der Küchenschelle erforscht. „Da sich die jeweiligen Magerrasen in ihrer Flächentemperatur unterschieden, konnten wir die Auswirkungen von höheren Temperaturen, wie sie auch im Rahmen des Klimawandels auftreten können, auf den Zeitpunkt der Blüte der Küchenschelle sowie den Schlupf der Mauerbienen untersuchen“, sagt Kehrberger.
Das Ergebnis war eindeutig: Mit steigenden Temperaturen setzt die Blüte der Küchenschelle früher ein. Dem hinkt der Schlupfzeitpunkt der beiden Mauerbienen etwas hinterher. Damit besteht die Gefahr, dass die ersten Blüten der Küchenschelle in der Abwesenheit von geeigneten Bestäubern blühen. Dies könnte zu einem reduzierten Fortpflanzungserfolg und in Folge dessen auch zu einem Schwund der Pflanzenpopulation führen. Somit stellt der Klimawandel für die heimische Küchenschelle, die bereits als bedroht auf der Roten Liste geführt wird, eine weitere Gefährdung dar. Aber auch für die Wildbienen kann dieses zeitliche Auseinanderdriften eine Gefährdung darstellen, wenn sich dadurch die Verfügbarkeit von Nahrung verändert.
Klimawandelt bedroht heimische Arten
„Unsere Forschung zeigt, dass auch der Klimawandel eine Bedrohung für heimische Pflanzen- und Wildbienenarten darstellt, die bereits durch andere Faktoren, wie den Verlust an Lebensraum und die intensive Landwirtschaft unter starkem Druck stehen“, schlussfolgert deshalb Sandra Kehrberger. Mit ihren Forschungsergebnissen wollen die beiden Wissenschaftlerinnen das Ausmaß dieser Bedrohung aufzeigen. Sie hoffen, dass ihre Forschungsergebnisse dabei helfen, die möglichen Konsequenzen der Klimaerwärmung auf Pflanze-Bestäuber-Interaktionen besser abschätzen zu können und zu verdeutlichen, wie wichtig es ist, die Klimaerwärmung auf ein Minimum zu beschränken.
Originalpublikation:
Warmer temperatures advance flowering in a spring plant more strongly than emergence of two solitary spring bee species. Sandra Kehrberger, Andrea Holzschuh, PLOS, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0218824
19.07.2019, Max-Planck-Institut für chemische Ökologie
Ein gestörter Geruchssinn hindert Tabakschwärmer an der Futtersuche, nicht aber an der Eiablage
Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie haben mit Hilfe der Genschere CRIPSR-Cas9 den Geruchs-Ko-Rezeptor Orco in Tabakschwärmern funktionsunfähig gemacht. Verhaltensexperimente verdeutlichten, dass die Nahrungssuche dieser Motten sichtlich gestört ist. Die Motten flogen zwar Blüten des Stechapfels an, landeten aber abrupt auf der Pflanze, ohne überhaupt den Versuch zu machen, mit ihrem Saugrüssel Nektar zu trinken. Trotz größerer Schwierigkeiten, die Pflanze anzusteuern, legten die Nachtschwärmer aber überwiegend erfolgreich ihre Eier ab. Dieser Forschungsansatz erweitert unser Verständnis, wie Motten ihre Wirtspflanzen auffinden
Die Erforschung ökologischer Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Insekten, die über chemische Signale vermittelt werden, ist ein zentrales Thema in der chemischen Ökologie. Wie wichtig ist bei diesen Interaktionen der Geruchssinn von Insekten als Empfänger pflanzlicher Signale? Ein Team von Forschern um Richard Fandino aus der Abteilung Evolutionäre Neuroethologie ist dieser Frage nun experimentell nachgegangen. Die Wissenschaftler nutzten die CRIPSR-Cas9-Methode, um gezielt Veränderungen im Erbgut von Tabakschwärmern (Manduca sexta) vorzunehmen.
„Manduca sexta ist ein ausgezeichneter Forschungsorganismus, denn seine ökologischen Wechselwirkungen mit Pflanzen sind gut erforscht. Mit unserer Studie wollten wir dazu beitragen, einige der Rätsel aufzulösen, die Pflanzen-Insekten-Interaktionen immer noch umgeben, und zwar aus der Perspektive eines Insekts“, erklärt Richard Fandino.
Ziel der CRIPSR-Cas9-Genschere war das Gen, das zur Bildung des Ko-Rezeptors Orco (Odorant Receptor Co-Receptor) führt. Dieses Protein spielt eine entscheidende Rolle bei der Geruchswahrnehmung von Insekten. Er bildet mit den sogenannten olfaktorischen Rezeptoren einen Komplex. Der olfaktorische Rezeptor definiert die Moleküle, die beim Riechen aufgespürt werden. Gemeinsam mit Orco leitet er den Reiz weiter, der eine Reaktion im Nervensystem auslöst. In den CRIPSR-Cas9-Motten war das Orco-Gen mutiert und der Rezeptor infolgedessen nicht mehr funktionsfähig. Vergleichende Untersuchungen dieser Motten mit stark beeinträchtigtem Geruchssinn mit Motten, deren Geruchssinn intakt war, geben dabei Aufschluss über die Bedeutung der olfaktorischen Rezeptoren.
Ungewöhnliches Verhalten von Motten ohne Orco
Die Forscher beobachteten, dass futtersuchende Motten ohne funktionsfähigen Ko-Rezeptor Orco abrupt auf einer Stechapfel-Blüte (Datura wrightii) landeten, ohne vor der Blüte zu schweben und den Saugrüssel auszurollen. „Dieses Verhalten war absolut neuartig. Wir hatten zwar erwartet, dass nicht-funktionsfähige Geruchsrezeptoren die Motten noch stärker beeinträchtigen würden, und waren daher überrascht, dass die Tiere trotz eines deutlichen Handikaps die Pflanzen und Blüten finden. Allerdings landen die Motten bei der Futtersuche auf der Blüte, statt Nektar zu trinken. Dieses Verhalten deutet auf eine bislang unbekannte Funktion des Geruchsinns hin, die wir nun weiter erforschen müssen“, sagt Ewald Grosse-Wilde, einer der Hauptautoren der Studie. „Eine mögliche Erklärung wäre, dass Motten normalerweise den Duft einer Blüte testen, wenn sie über ihr schweben. Motten ohne den Geruchs-Ko-Rezeptor sind allerdings nicht in der Lage, den Duft zu interpretieren, der ihnen sonst die Information übermitteln würde, dass die Blüte mit ihrem Nektar eine gute Nahrungsquelle ist.“
Bei Verhaltensexperimenten mit verpaarten Weibchen, die Eier auf Stechapfel-Pflanzen legen sollten, waren die Unterschiede zwischen Motten mit und ohne Orco hingegen deutlich geringer. Immerhin waren mehr als die Hälfte dieser Mottenweibchen in der Lage, die Pflanzen direkt anzusteuern und ihre Eier darauf abzulegen.
Insekten-Nase versus „Ur-Nase”
Die Geruchswahrnehmung beruht auf unterschiedlichen Rezeptortypen. Neben den olfaktorischen Rezeptoren gibt es auch die stammesgeschichtlich viel älteren ionotropen Rezeptoren, die ebenfalls am Aufspüren vieler Duftstoffe beteiligt sind. Man könnte sie als eine Art „Ur-Nase“ der Gliederfüßer beschreiben. Die hochsensiblen olfaktorischen Rezeptoren entstanden viel später, als Insekten im Laufe der Evolution das Fliegen lernten (siehe Pressemitteilung „Die ersten Insekten konnten noch nicht richtig riechen“ vom 27.03.2014). Vermutlich entwickelten sie sich aus einem einzigen Orco-Gen. Das Riechsystem, das auf diesen Rezeptoren beruht, könnte man als „Insekten-Nase“ bezeichnen. Die zwei „Nasen“, die sich unabhängig voneinander entwickelt haben, könnten erklären, dass Motten ohne Orco nicht vollständig ohne Geruchssinn sind.
„Dass eierlegende Tabakschwärmerweibchen ihr Verhalten gegenüber Pflanzen flexibel anpassen können, weist darauf hin, dass die Ur-Nase ebenfalls chemische Signale der Pflanze aufspüren kann, die ausreichen, um eine Wirtspflanze zu finden. Die Insektennase wiederum ist nötig, um genauere Informationen über die Pflanze zu ermitteln. Bei der Futtersuche sind die Motten daher auf ihre „Insekten-Nase“ angewiesen. Die Verhaltensexperimente zeigen, dass ihr Geruchssinn bei Futtersuche und Eiablage unterschiedlich mit anderen sensorischen Hinweisen verknüpft ist “, meint Richard Fandino.
Die CRIPSR-Cas9-Revolution in der ökologischen Forschung
Die CRIPSR-Cas9-Methode eröffnet auch neue Möglichkeiten in der ökologischen Forschung. „Es war schon lange unser Traum, Motten, wie den Tabakschwärmer, genetisch verändern zu können. In diesem langjährigen Projekt ist es uns nun gelungen, mithilfe der CRIPSR-Cas9-Methode ein für den Geruchsinn wichtiges Gen funktionsunfähig zu machen. Dies ist ein zweierlei Hinsicht von Bedeutung: als Beweis, dass die Methode prinzipiell anwendbar ist, und um die Wichtigkeit der Geruchswahrnehmung für das Verhalten aufzuzeigen“, betont Mit-Autor Bill Hansson, der die Abteilung Evolutionäre Neuroethologie leitet.
Ziel dieser Forschung ist es, den Geruchsinn von Insekten und seine Rolle im Zusammenspiel mit der Verarbeitung weiterer Sinnessignale, wie zum Beispiel sichtbare Merkmale der Blüten und Blätter einer Pflanze, aber auch Luftfeuchtigkeit oder CO2, umfassender zu verstehen. Der Forschungsansatz könnte dazu beitragen, herauszufinden, welche weiteren von der Pflanze ausgehenden Signale den Motten entscheidende Hinweise dafür liefern, ihre Eier dort abzulegen. Solche Erkenntnisse sind wichtig, um den Schutz von nützlichen Insekten, wie Blütenbestäubern, mit der Bekämpfung von Pflanzenschädlingen ökologisch in Einklang zu bringen. bivores.
Originalpublikation:
Fandino, R. A., Haverkamp, A., Bisch-Knaden, S., Zhang, J., Bucks, S., Nguyen Thi, T. A., Werckenthin, A., Rybak, J., Stengl, M., Knaden, M., Hansson, B. S., Grosse-Wilde, E. (2019). Mutagenesis of odorant co-receptor Orco fully disrupts foraging but not oviposition behaviors in the hawkmoth Manduca sexta. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, DOI: 10.1073/pnas.1902089116
https://doi.org/10.1073/pnas.1902089116
