Neues aus der Wissenschaft

Der kurze wissenschaftliche Schlaf ist beendet: Im Gegensatz zu den vergangenen beiden Wissenschaftspresseschauen gibt es diesmal wieder Unmengen an Informationen: Neuentdeckte Tierarten, neue Erkenntnisse über das Brutverhalten von Buntbarschem, die Artbestimmung bei Stummelfüßern, lärmende Stadtamseln und eine Studie über den Rückgang der deutschen Feldvögel sind nur einige Themen, die diese Presseschau enthält.

08.01.2013, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen
Vielfältige Würmer mit Stummelbeinen – Neue Stummelfüßer aus Costa Rica beschrieben
Wissenschaftler des Senckenberg Forschungsinstitutes in Dresden und der Universität Leipzig haben eine Reihe neuer Bestimmungsmerkmale für die bisher kaum erforschten Stummelfüßer aufgedeckt. Diese Merkmale erleichtern die Erforschung der generell als einförmig geltenden Lebewesen erheblich. Dies zeigt auch die Beschreibung einer neuen Art und Gattung aus Costa Rica. Die zugehörige Studie ist kürzlich im Fachjournal PLoS ONE erschienen.
Die Stummelfüßer (Onychophora) sind spezielle Tiere: Vereinfacht lassen sich die urtümlichen Lebewesen, die zu den Häutungstieren gehören als vielbeinige Würmer beschreiben. Eine Besonderheit der Stummelfüßer ist ihre wasserabweisende Haut, die ihnen ein samtartiges Aussehen verleiht und der sie ihren englischen Namen „velvet worms“ verdanken. Unter Zoologen sind sie nicht zuletzt für ihre außergewöhnliche Jagdmethode bekannt, bei der sie ihre Beutetiere – meist kleinere Insekten – durch das Verspritzen eines klebrigen Schleims fangen.
Bisher sind weniger als 180 Arten der Stummelfüßer – hauptsächlich von der Südhalbkugel – bekannt. „Die Anzahl ist aber vermutlich sehr viel höher“, meint Andreas Weck-Heimann vom Museum für Tierkunde der Senckenberg Naturhistorischen Sammlungen Dresden. Denn bisher mangelte es an geeigneten Bestimmungsmerkmalen, um die seltenen Tiere zu klassifizieren.
Zusammen mit einem Wissenschaftlerteam aus Deutschland, Australien und Costa Rica hat sich nun Biologe Ivo de Sena Oliveira diesem Problem angenommen. „Wir haben eine Reihe von Merkmalen entdeckt, mit denen neue Onychophoren-Arten in Zukunft leichter und schneller identifiziert und beschrieben werden können“, erläutert der Doktorand der Universität Leipzig und Erstautor der Studie. Zum Einsatz kam hierbei unter anderem das Rasterelektronenmikroskop der Senckenberg Natur-historischen Sammlungen Dresden.
Einfach machen es die zwischen 0,5 und 20 Zentimeter langen Tiere den Forschern nicht: Stummelfüßer sind nicht nur sehr schwer zu finden, sondern äußerlich auch kaum zu unterscheiden. „Wir hatten die neue Art aus Costa Rica, Principapillatus hitoyensis, über sieben Jahre in unserem Labor gezüchtet und insgesamt mehr als 1.000 Tiere untersucht, um Merkmale zu finden, die nicht innerhalb der Art variieren und somit für Artbeschreibungen genutzt werden können“, erklärt Dr. Georg Mayer, Leiter der Arbeitsgruppe „Evolution & Entwicklung der Tiere“ an der Universität Leipzig.
Neben anatomischen und zellbiologischen Untersuchungen setzten die Wissenschaftler bei ihren Studien auch molekulare Methoden ein, um zum einen den Stammbaum der Onychophora zu rekonstruieren und zum andern die artspezifische Anzahl der Chromosomen zu bestimmen. „Wir sind überzeugt, dass unsere Befunde dazu führen werden, dass die Artenvielfalt und die Stammesgeschichte der Stummelfüßer in Zukunft wesentlich effizienter und nach einheitlichen Standards erforscht werden können“, meint Weck-Heimann.
Auch für die Paläontologie sind die kleinen Würmer mit Beinen von großem Interesse, da sie den ausgestorbenen Lobopodiern ähneln, die bereits vor über 540 Millionen Jahren die Urmeere bewohnten.

08.01.2013, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Bonner Forscher bergen ältestes Meeresraubtier
Ein internationales Wissenschaftler-Team hat einen riesigen fossilen Meeresräuber in Nevada (USA) geborgen, der wie ein Monster über andere Fischechsen und sonstige Meeresreptilien herfiel. Der Ichthyosaurier Thalattoarchon saurophagis jagte mit seinen scharfen Reißzähnen vor rund 244 Millionen Jahren. Mit 8,6 Meter Länge ist er der wohl größte Meeresräuber seiner Zeit. Mit Unterstützung der National Geographic Society konnte die aufwändige Bergung durchgeführt werden. Der Ichthyosaurier wird nun in der Zeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS) diese Woche online publiziert.
Völlig unerwartet entdeckte im Juli 1998 ein Forscher-Team unter Führung von Prof. Dr. Martin Sander vom Steinmann-Institut für Geologie, Mineralogie und Paläontologie der Universität Bonn in den abgelegenen Augusta Mountains in Nevada (USA) direkt neben einem schmalen, von Wildpferden ausgetretenen Pfad ein ungewöhnliches Fossil. „Es war sofort klar, dass es sich um einen Ichthyosaurier – also einen Fischsaurier – handeln musste. Auffallend waren aber die für Ichthyosaurier ungewöhnlichen scharfen Reißzähne“, berichtet Prof. Dr. Martin Sander. Erhalten sind der Schädel bis auf die verwitterte Schnauze, Teile der Flossen und die Wirbelsäule bis zur Schwanzspitze. Die Bergung des rund 244 Millionen Jahre alten und 8,6 Meter langen Ichthyosauriers war jedoch so aufwendig, dass sie erst 2008 mit Unterstützung der National Geographic Society durch Bonner Forscher durchgeführt werden konnte. Der Transport erfolgte mit Helikopter und Lastwagen.
Größter Meeresräuber seiner Zeit
Nun ist der Ichthyosaurier mit dem Namen Thalattoarchon saurophagis – zu deutsch „saurierfressender Meeresherrscher“ – wissenschaftlich beschrieben. Prof. Sander koordinierte die Auswertung und Verwandtschaftsanalyse des Fundes. „Die Fischechse war wohl der größte Meeresräuber seiner Zeit, der vor allem andere Ichthyosaurier jagte“, sagt er. Dem Fossil vergleichbar ist nur der Himalayasaurus, der jedoch erst 20 Millionen Jahre später auftrat und der deutlich schlechter erhalten ist. Damit ist der Neufund der geologisch älteste Beleg für ein von Landtieren abstammendes Meeresraubtier und der früheste Vertreter dieser Lebensweise.
Bedeutendes Beispiel für das rasche Fortschreiten der Evolution
Bei den Ichthyosauriern handelt es sich um Reptilien aus dem Erdmittelalter, die von Landwirbeltieren abstammen und sich an das Leben im Meer angepasst haben. Mit zahlreichen Arten dominierten sie 160 Millionen Jahre die Meere und ernährten sich weitgehend von Fischen, Tintenfischen und Muscheln. Nur Thalattoarchon saurophagis hatte eine Vorliebe für andere Ichthyosaurier. Die Fischechsen starben vor 93 Millionen Jahren aus. Der nun beschriebene Ichthyosaurier ist ein bedeutendes Beispiel, wie schnell die Evolution fortschreitet. Vor rund 252 Millionen Jahren kam es zu einer globalen Katastrophe, bei der ein Großteil des Lebens an Land und in den Ozeanen ausgelöscht wurde. Nur rund acht Millionen Jahre nach diesem Artensterben tauchte Thalattoarchon saurophagis auf und zeigt damit an, dass zu dieser frühen Zeit schon ein im Prinzip modernes Nahrungsnetz entstanden war.
Rasche Erholung von der globalen Katastrophe
„Es ist überraschend, wie schnell sich die Lebewelt von der globalen Katastrophe erholt hat“, sagt der Paläontologe der Universität Bonn, der das erstaunliche Fossil nun zusammen mit seinen früheren Studenten Dr. Nadia B. Fröbisch, Prof. Dr. Jörg Fröbisch (beide vom Museum für Naturkunde Berlin) und Prof. Dr. Lars Schmitz (W.M. Keck Science Department, Claremont McKenna, Pitzer, and Scripps Colleges, Claremont, USA) sowie seinem Doktorvater Dr. Olivier Rieppel (The Field Museum, Chicago, USA) beschrieben hat. Das Fossil wurde am Field Museum in Chicago aus dem Gestein freigelegt und befindet sich nun in der dortigen Sammlung.
Rollenwechsel im Nahrungsnetz
Das damalige Meeresökosystem ist nach den Erkenntnissen der Wissenschaftler bereits überraschend modern gewesen: Die Nahrungsnetze ähneln ganz erstaunlich den heutigen. Ganz oben in der Nahrungspyramide stand Thalattoarchon saurophagis, der auf die Jagd von Fischfressern spezialisiert war. Prof. Sander: „Die Rollenbesetzungen haben sich geändert. Die Funktion dieses Ichthyosauriers wird heute von Killerwalen übernommen – wie etwa dem Orka, der die gleiche Größe erreicht. Zur Zeit der Dinosaurier wurde die Rolle dagegen durch Paddelechsen und Mosasaurier gespielt “
Publikation: A macropredatory ichthyosaur form the Middle Triassic and the origin of modern trophic networks, „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS),

08.01.2013 Universität Bern
Fische kassieren «Miete» von ihren Mitbewohnern
Helferverhalten kommt im Tierreich öfter vor: Dabei kümmern sich manche Individuen um den Nachwuchs von Artgenossen. Dass sie damit eine Art Gebühr an das Elternpaar entrichten, um in deren Territorium geduldet zu werden, haben Forscher nun erstmals bei Wirbeltieren nachgewiesen. In einem Experiment mit einem Buntbarsch konnte ein Berner Forscherteam die sogenannte «pay-to-stay»- Hypothese bestätigen.
Die Prinzessin vom Tanganjikasee muss ihren Nachwuchs nicht alleine versorgen: Bei dieser Fischart, die zu den Buntbarschen gehört und ausschliesslich im afrikanischen Tanganjika-See vorkommt, unterstützen bis zu fünfundzwanzig Helfer das Elternpaar bei der Brutpflege. Sie fächeln den Eiern sauerstoffreiches Wasser zu, säubern das Gelege, verteidigen das Territorium gegen Fressfeinde und sorgen dafür, dass die Bruthöhle nicht von Sand zugeschüttet wird. Einige von ihnen pflanzen sich niemals selbst fort. Was die Tiere zu diesem Verhalten motiviert, haben Markus Zöttl und seine Kollegen von der Abteilung Verhaltensökologie des Berner Instituts für Ökologie und Evolution untersucht.
Nur wer zahlt, darf bleiben
Bruthelfer gibt es nicht nur bei den Buntbarschen, auch bei anderen Tieren verzichten manche Individuen ganz oder teilweise auf die eigene Fortpflanzung und helfen stattdessen anderen bei der Jungenaufzucht. Das Phänomen ist bei sozialen Insekten wie Bienen und Ameisen, bei Vögeln wie Schwanzmeisen und Bienenfressern, aber auch bei Säugetieren wie den Erdmännchen bekannt. Häufig finden Wissenschaftler eine Erklärung für dieses Verhalten in der so genannten Verwandtenselektion: Ist die eigene Fortpflanzung mit Risiken verbunden, zahlt es sich mitunter aus, stattdessen in die Kinder von nahen Verwandten zu investieren, mit denen man schliesslich auch Gene gemeinsam hat.
Doch wieso beteiligen sich auch nicht-verwandte Helfer an der Jungenaufzucht? Eine Hypothese, die als «pay-to-stay» («zahlen, um zu bleiben») bekannt ist, besagt, dass das Brutpaar von seinen Helfern diese Leistung einfordert um sie im Territorium zu dulden. Zöttl und seine Kollegen konnten dafür nun den ersten experimentellen Nachweis für ein Wirbeltier liefern.
Nicht-verwandte Helfer leisten mehr
Dazu ließen die Forscher die Fische im Labor brüten, jeweils ein dominantes Brutpaar und ein subdominantes Helferweibchen teilten sich ein Aquarium. In einem der Länge nach durchgeschnittenen, liegenden Tonblumentopf konnten die Weibchen ihre Eier ablegen, außerdem gab es eine Röhre als Versteck. Das Helferweibchen hatte entweder keine verwandtschaftliche Beziehung zum Brutpaar, oder war als Tochter oder Schwester mit dem dominanten Weibchen zu fünfzig Prozent verwandt.
Nun testeten Zöttl und seine Kollegen, welche subdominanten Tiere sich stärker bei der Jungenaufzucht engagierten: Es waren die mit dem Brutpaar nicht-verwandten Helfer. «Unsere Ergebnisse zeigen deutlich, dass Verwandtschaft auch für Kooperation unter Fischen ein wichtiger Faktor ist. Allerdings leisten bei der Prinzessin vom Tanganjikasee verwandte Tiere nicht mehr, sondern weniger Hilfe», sagt Zöttl, der nun an der Universität Cambridge forscht.
Daraus schliessen die Forscher, dass bei dieser Tierart nicht Verwandtenselektion, sondern ein anderer Mechanismus für das Gruppenleben verantwortlich ist: Die subdominanten Tiere müssen die Kosten ausgleichen, die dem Brutpaar durch ihre Anwesenheit entstehen. Die fremden Tiere nutzen Ressourcen, wie zum Beispiel Futter und legen bisweilen auch selbst Eier in der Bruthöhle ab. Nur wenn sie dafür eine Gegenleistung erbringen, werden sie im Territorium geduldet, wo sie eine wesentlich höhere Überlebenschance haben.
Ihre Mithilfe wird vom Elternpaar auch aggressiv eingefordert, wobei nicht verwandte «Untermieter» offensichtlich weniger «zahlen» müssen als verwandte, so Zöttl: «Normalerweise führt Verwandtschaft dazu, dass mehr Hilfe geleistet wird. Unsere Ergebnisse zeigen allerdings, dass unter gewissen Umständen, nämlich dann, wenn Hilfe nicht freiwillig geleistet wird, sondern erzwungen werden muss, Verwandtschaft die Hilfeleistung verringern kann.»
«Wie einer Wohngemeinschaft»
Mit ihrem Experiment haben die Forscher ein Phänomen im Tierreich nachgewiesen, dass in menschlichen Gesellschaften an der Tagesordnung steht: Ein Geschäft zwischen zwei Parteien mit gegenläufigen Interessen. «Diese Fische betreiben offenbar einem simplen Tauschhandel mit verschiedenen Dienstleistungen: Die Brüter, die die Kontrolle über das Territorium haben, tolerieren die Anwesenheit der kleineren Tiere nur unter der Voraussetzung, dass diese sich an der Aufzucht der Jungen beteiligen. Wenn sie nicht genug Einsatz zeigen, droht ihnen der Rauswurf», sagt Zöttl. «Es ist fast wie in einer Wohngemeinschaft unter Menschen: Wenn einem der kleine Bruder immer wieder den Kühlschrank leer isst, wird man es ihm vielleicht eher nachsehen, als wenn es sich um einen Fremden handelt. Putzt der fremde Mitbewohner dafür aber regelmäßig die Wohnung, toleriert man sein Verhalten eher.»
Anmerkung: Mir war bisher kein Buntbarsch mit dem Namen „Prinzessin vom Tanganjikasee“ bekannt und ich dachte, dass es sich vielleicht um die „Prinzesssin von Burundi“ (Neolamprologus brichardi) handeln könnte. Aber auf der Seite einer österreichischen Zeitung fand ich den Hinweis auf Neolamprologus pulcher. Einen deutschen Namen für diesen Buntbarsch habe ich aber nicht finden können, vielleicht passt ja „Prinzessin vom Tanganjikasee“.

09.01.2013, Universität zu Köln
Optimale Populationsgröße bietet maximale Berechenbarkeit der Evolution
Aber die Entstehung von Giraffen mit langen Hälsen war nicht vorhersehbar
In sehr großen Populationen von Pflanzen, Tieren oder Pilzen, ist Evolution weniger berechenbar als oft angenommen wird. Dies ist das Ergebnis einer Studie von Forschern des Instituts für Theoretische Physik der Universität zu Köln und des Labors für Genetik an der Universität Wageningen in den Niederlanden, die nun in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America (PNAS 110(2), 571–576) erschienen ist. Für ihre Studie kombinierten die Forscher Informationen aus genetischen Untersuchungen eines Pilzes mit Computermodellen, um den Verlauf der Evolution zu simulieren. Sie beobachteten, dass evolutionäre Prozesse sowohl für kleine als auch für sehr große Populationen äußerst unberechenbar sind, während es dazwischen eine „optimale“ Populationsgröße zu geben scheint, für die der Verlauf besonders gut vorhersagbar ist.
Evolution ist ein „spannender“-Prozess: Man weiß nie genau, wohin sie führt. Mutationen, die sich positiv auf die „Fitness“ eines Organismus auswirken haben gute Chancen sich auf lange Sicht durchzusetzen. Andererseits haben Mutationen, die zu einem Fitnessnachteil führen kaum Chancen sich längere Zeit in einer Bevölkerung zu halten und somit den Verlauf der Evolution zu beeinflussen. Aber selbst für vorteilhafte Mutationen ist dies durchaus nicht sicher.
Forscher interessieren sich für die Frage, ob und wie vorhersagbar Evolution ist. Man könnte z.B. fragen: „War es im Nachhinein vorhersehbar, dass durch die Evolution auf der Erde Giraffen entstehen würde?“ Viele Forscher untersuchen die Frage der Vorhersehbarkeit entweder theoretisch, z.B. mit Hilfe von Computermodellen, oder in der „Praxis“ durch Experimente in der Natur oder im Labor. Im Labor kann beispielsweise gemessen werden wie häufig ein sich schnell entwickelnder Mikroorganismus derselben evolutionären „Route“ folgt. Je öfter verschiedene Populationen den gleichen Weg beschreiten oder der Prozess zum gleichen „Endresultat“ führt, desto vorhersagbarer ist die Entwicklung.
In der deutsch-niederländischen Kollaboration wurden Resultate aus dem Labor mit Computermodellen kombiniert. In Laborexperimenten wurde die „Fitness-Landschaft“ eines Schimmelpilzes vermessen. Hierzu konstruierte die Gruppe aus Wageningen sämtliche 256 Kombinationen von 8 Mutationen an verschiedenen Stellen der Pilz-DNA. Für all diese Kombinationen bestimmten sie den Effekt auf die Wachstumsrate des Pilzes. Da das Wachstum ein wichtiger Aspekt der Fitness ist, haben Mutationen, die sich positiv auf die Wachstumsrate auswirken eine größere Chance sich nach einer großen Anzahl von Generationen zu etablieren. Aber die Chance, dass dies geschieht, ist nicht hundert Prozent.
In kleinen Populationen ist es wahrscheinlich, dass durch Zufall in jedem Verlauf des evolutionären Prozesses eine andere vorteilhafte Mutation auftritt und sich durchsetzt. Je größer die Zahl der Individuen, desto mehr Mutanten finden sich in der Population, und desto größer ist die Chance, dass einige Individuen die vorteilhafteste Mutation in sich tragen. Da Individuen mit dieser Mutation die am besten angepassten sind, wird sie sich bei wachsender Bevölkerungszahl immer häufiger durchsetzen. Somit wäre zu erwarten, dass Evolution umso vorhersagbarer wird je größer die Bevölkerung ist. Dies scheint aber nicht immer der Fall zu sein.
In Computersimulationen des evolutionären Prozesses auf Grundlage der experimentellen Daten aus Wageningen beobachteten die Forscher aus Köln, dass für sehr große Populationen die Vorhersagbarkeit wieder abnimmt. Dieses Phänomen beruht darauf, dass bei solchen Populationsgrößen Individuen auftreten, die nicht nur eine, sondern mehrere Mutationen in sich tragen. Je größer die Bevölkerung, desto mehr solcher Mehrfachmutanten werden erzeugt. Da jedoch die Anzahl der möglichen vorteilhaften Kombinationen mehrerer Mutationen viel größer ist als die Anzahl vorteilhafter Einfachmutationen, nimmt die Vorhersagbarkeit der Evolution in sehr großen Populationen wieder ab. Daher ist die Evolution am berechenbarsten für Populationen, die weder zu klein noch zu groß sind.

09.01.2013, Julius Kühn-Institut
Der Wurm, der aus der Tiefe kam: Neues zum Infektionsverhalten von Rübenzystennematoden
So mancher Landwirt, der Rüben anbaut, hat sich nach entnommenen Bodenproben schon in trügerischer Sicherheit gewogen. Obwohl der Boden frei zu sein schien vom schädlichen Rübenzystennematoden, wurden die nach bestem Wissen angebauten Pflanzen dennoch befallen. Dr. Andreas Westphal vom Julius Kühn-Institut (JKI) konnte nun nachweisen, dass der Schädling auch aus tieferen Bodenschichten angreifen kann. Diese Fadenwurmpopulationen werden durch die bisherigen Beprobungsmethoden, die routinemäßig nur die Pflugtiefe berücksichtigen, nicht erfasst. Die Ergebnisse seiner Untersuchungen mit Nematoden in definierten Bodentiefen an anfälligen, toleranten und resistenten Zuckerrübensorten sind jetzt im renommierten Journal „Plant Disease“ erschienen
Der JKI-Wissenschaftler berichtet darin, dass infektiöse Zystennematoden von unterhalb der Pflugtiefe junge Rübensämlinge attackieren können. „Wir haben dazu in Mikroplots Feldbedingungen simuliert. Diese Plots, die Nematoden in verschiedenen Tiefen enthielten, wurden mit unterschiedlichen Rübensorten bepflanzt“, erklärt Westphal. Bereits zu Beginn der Vegetationsperiode waren die anfälligen, resistenten und toleranten Rüben ähnlich stark befallen. Der Pflanzenschaden war in den verschiedenen Sorten vergleichbar. Zur Ernte veränderte sich das Bild. Es zeigte sich, dass der anfängliche Schaden sowohl von der resistenten als auch der toleranten Sorte teilweise kompensiert werden konnte. In der anfälligen (empfindlichen) Sorte manifestierte sich der Zusammenhang von Primärschaden und Ernteertragsverlust hingegen deutlich. „Wir konnten durch unsere Versuche zeigen, dass Rübenzystennematoden von unterhalb der Pflugtiefe Rüben schädigen können“, so Westphal. Seine Ergebnisse liefern eine Erklärung dafür, warum die derzeitigen Routineuntersuchungen auf Pflugtiefe keine hundertprozentige Sicherheit bieten. Wenngleich solche Probenahmen meistens einen sehr guten Anhalt über die Präsenz des Nematoden geben, so sind sie schlicht gesagt noch „zu oberflächlich“, um das Gesamtschadpotential zu erfassen. Zum anderen wurde deutlich, dass sowohl tolerante Sorten als auch eine langfristige Beobachtung der betroffenen Feldflächen wichtige Bausteine des Nematodenmanagements sind. „Um den Schädling auch künftig erfolgreich zu bekämpfen, müssen die Strategien angepasst werden und evtl. über praktikable Beprobungsmethoden für tiefere Bodenschichten nachgedacht werden“, lautet Westphals Fazit.
Original-Paper: Vertical distribution of Heterodera schachtii under susceptible, resistant or tolerant sugar beet cultivars, Autor: A. Westphal, Plant Disease 2013 97:101-106

09.01.2013, Max-Planck-Institut für Ornithologie
Lärmende Stadtamseln
Tiere haben vielfältige Strategien entwickelt, um mit zunehmender Lärmbelastung in ihren Lebensräumen zurechtzukommen. So ist bekannt, dass viele Stadtvögel in einer höheren Tonlage singen, um sich vom eher tieftonigen Straßenverkehr abzuheben. Dies ist jedoch nur ein willkommener Nebeneffekt, fanden Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Ornithologie in einer vergleichenden Studie an wildlebenden und in Volieren gehaltenen Amselmännchen heraus. Der wahre Grund für das Verhalten liegt darin, dass die in hoher Tonlage gesungenen Elemente automatisch lauter sind. Durch die größere Lautstärke können sich die Vögel im Stadtlärm besser Gehör verschaffen als durch die Anhebung der Tonlage.
Viele wildlebende Tiere haben sich die Stadt als neuen Lebensraum erobert, obwohl sie dort auf zahlreiche ungünstige Umweltbedingungen treffen. Sie müssen mit einer größeren Anzahl von Menschen und anderen Tieren, sowie einer höheren Licht- und Lärmintensität als auf dem Land zurechtkommen. Dennoch profitieren sie auch von dem Habitat Stadt, zum Beispiel aufgrund des höheren Nahrungsangebots oder neuen Brutmöglichkeiten, und viele Tiere haben sich erstaunlich gut an das Stadtleben angepasst.
Um Paarungspartner anzulocken und ihr Revier zu verteidigen, singen Rotkehlchen bis in die Nacht hinein, wenn der Straßenlärm nach dem Feierabendverkehr abgeflaut ist. Viele andere Vogelarten, darunter die Amsel, singen in Städten in einer höheren Tonlage. Damit heben sie sich vom tiefer frequenten Straßenlärm besser ab.
Nun fand eine Gruppe von Wissenschaftlern vom Max-Planck-Institut für Ornithologie in Seewiesen und Radolfzell, dass letzteres nur die halbe Wahrheit ist. Sie untersuchten Stadtamseln in Wien und Landamseln im angrenzenden Wienerwald. Zudem zogen sie weitere Vögel im Max-Planck-Institut per Hand auf und untersuchten die Zusammenhänge von Tonhöhe und Lautstärke ihres Gesanges unter kontrollierten Bedingungen. Dabei zeigte sich, dass die Tiere höhere Töne lauter produzieren konnten. In der Stadt benutzen Amseln bevorzugt eben jene hohen Tonlagen, in denen sie besonders laut singen können.
In einem nächsten Schritt untersuchten die Forscher, welcher Effekt besser geeignet ist der akustische Überlagerung durch den Straßenlärm zu entkommen: die erhöhte Frequenz oder die daraus folgende erhöhte Lautstärke. „Die größere Lautstärke der höheren Gesänge ist um ein Vielfaches effektiver als die Anhebung der Tonhöhe“, sagt Erwin Nemeth, Erstautor der Studie. „Wir vermuten deshalb, dass die erhöhte Lautstärke die wichtigste Ursache für die höheren Frequenzen im Stadtgesang der Vögel ist.“ Der Leiter des Forschungsprojekts, Henrik Brumm, fügt hinzu: „Indem die Stadtvögel aktiv hochfrequente Töne wählen, können sie also ihre Fähigkeit steigern, laut zu singen und so die akustische Überlagerung des umgebenden Lärms abschwächen“.
Originalveröffentlichung:
Erwin Nemeth, Nadia Pieretti, Sue Anne Zollinger, Nicole Geberzahn, Jesko Partecke, Ana Catarina Miranda and Henrik Brumm: Bird song and anthropogenic noise: Vocal constraints may explain why birds sing higher frequency songs in cities. Proceedings of the Royal Society B.

09.01.2013, Zoologisches Forschungsinstitut und Museum Alexander Koenig
Zoologen aus Bonn und Moskau entdecken spektakulär blauen Mini-Drachen in den Regenwäldern Vietnams
Reptilienspezialisten aus dem Zoologischen Forschungsmuseum Alexander Koenig in Bonn haben gemeinsam mit Kollegen der Lomonossov-Universität Moskau eine prachtvolle neue Echsenart im Süden Vietnams entdeckt und jetzt (07.01.2013) unter dem Namen Calotes bachae in der renommierten Fachzeitschrift Zootaxa beschrieben.
Besonders die Männchen dieser zur Familie der Agamen gehörenden Echse beeindrucken durch ihre Farbenpracht. Während der Balz leuchten die azurblauen Köpfe der Echsen im Regenwald regelrecht um die Wette. Und das alles nur, um ihren Frauen zu imponieren.
Dabei geht es bei der neuen Art auch weniger schrill, denn ähnlich wie die bekannten Chamäleons können auch die neu entdeckten Baumagamen ihre Farben verändern. So sind sie zum Beispiel nachts eher dunkel und bräunlich, geradezu unscheinbar. Aber auch beim Revierkampf unterlegene Männchen büßen ihre Farbenpracht ein, und erblassen binnen weniger Minuten.
Die Tiere waren den Vietnamesen und Wissenschaftlern schon lange bekannt. „Allerdings verwechselte man sie lange Zeit mit einer ebenfalls blauen Echsenart aus Myanmar und Thailand, die jedoch, wie das deutsch-russische Forschungsteam nun im genetischen Vergleich feststellen konnte, einer anderen Art angehört“ erläutert Timo Hartmann, Doktorand in der Sektion Herpetologie des Museums Koenig.
„Um die neue Tierart zu beobachten ist kein beschwerlicher Fußmarsch durch die Regenwälder Vietnams nötig, denn die Art scheint sich gut mit dem Menschen arrangiert zu haben. Selbst inmitten der Millionenmetropole Ho Chi Minh-Stadt, dem alten Saigon, findet man die schönen Tiere in Parkanlagen und Blumenrabatten“ beschreibt Peter Geissler, ebenfalls Doktorand in der Sektion Herpetologie des Museums Koenig sowie Mitautor der Beschreibung der Art, den außergewöhnlichen Fund.
„Der Fund macht die Bedeutung der neuen Methode des DNA-barcodings in deutschen und anderen, internationalen Forschungsmuseen deutlich“ stellt Dr. Dennis Rödder, Leiter der Herpetologie im Museum Koenig heraus. Die Artenvielfalt der Erde ist noch lange nicht umfassend erforscht.
Und Prof. Dr. Wolfgang Böhme, Senior – Herpetologe am Museum Koenig ergänzt: „Diese neueste Entdeckung ist das jüngste Highlight einer längeren Serie neuer Reptilien und Amphibien die im Rahmen des Vietnamprojektes des Museums Koenig und des Kölner Zoos in den letzten 20 Jahren entdeckt worden sind.“
Zootaxa 3599 (3): 246–260 (7 Jan. 2013)
A new species of the genus Calotes Cuvier, 1817 (Squamata: Agamidae) from southern Vietnam
TIMO HARTMANN, PETER GEISSLER, NIKOLAY A. POYARKOV, Jr., FLORA IHLOW, EDUARD A. GALOYAN, DENNIS RÖDDER & WOLFGANG BÖHME

09.01.2013, Max-Planck-Institut für chemische Ökologie
Feuerwanzen brauchen Symbiose-Bakterien zum Überleben
Während die in Europa weit verbreitete Gemeine Feuerwanze keine schädlichen Auswirkungen auf den Menschen hat, ist die verwandte Baumwollwanze ein ernstzunehmender Landwirtschaftsschädling. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena haben jetzt herausgefunden, dass die Insekten bakterielle Symbionten benötigen, um mit Baumwollsamen als ihrer einzigen Nahrungsquelle zu überleben. Das Entfernen dieser Symbionten oder ihr Austausch zwischen den Wanzenarten führte zu einer hohen Sterblichkeit und geringem Paarungserfolg. Symbiontische Bakterien bilden somit einen Schlüsselfaktor für den ökologischen Erfolg von Feuerwanzen und den Schädlingsstatus der Baumwollwanzen.
Größere Ansammlungen von rot-schwarz gefleckten Feuerwanzen sind in Mitteleuropa häufig unter Lindenbäumen zu finden. Die Insekten können dort eine erstaunliche Populationsdichte erreichen. Während die in Europa heimische Gemeine Feuerwanze keine schädlichen Auswirkungen auf den Menschen hat, sind ihre Verwandten in Afrika, Asien und Amerika, die Baumwollwanzen, ernstzunehmende Landwirtschaftsschädlinge, die Baumwollpflanzen und andere Malvengewächse befallen. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena haben jetzt herausgefunden, dass diese Insekten bakterielle Symbionten benötigen, um mit Baumwollsamen als ihrer einzigen Nahrungsquelle zu überleben. Mit Hilfe der Hochdurchsatz-Sequenzierung fanden sie heraus, dass Feuer- und Baumwollwanzen eine charakteristische bakterielle Gemeinschaft in einer bestimmten Region ihres Mitteldarmes beherbergen. Das Entfernen dieser Symbionten oder ihr Austausch zwischen den Wanzenarten führte zu einer hohen Sterblichkeit und geringem Paarungserfolg. Dies unterstreicht die große Bedeutung der bakteriellen Helfer für Wachstum und Fortpflanzung der Wanzen. Symbiontische Bakterien bilden daher einen Schlüsselfaktor sowohl für den ökologischen Erfolg von Gemeinen Feuerwanzen, als auch für den Schädlingsstatus der Baumwollwanzen. (Molecular Ecology, Dezember 2012; Environmental Microbiology, in press)
Wanzen gehören zur Insekten-Ordnung der Hemiptera (Schnabelkerfe), zu der mehr als 80.000 beschriebene Arten gezählt werden. Viele dieser Arten sind wichtige Landwirtschaftsschädlinge, die für erhebliche Ernteverluste verantwortlich sind. Hierzu zählen auch die Baumwollwanzen aus der Familie der Feuerwanzen: Sie fressen an Samenkapseln und hinterlassen dauerhafte Verfärbungen an den Baumwollfasern, weshalb der Schädling auch Baumwollfärber genannt wird. Die bisherige Forschung an Pflanzensaft saugenden Insekten hat gezeigt, dass diese mikrobielle Symbionten für die Nahrungsverwertung benötigen. Dagegen blieb unklar, wie Baumwollwanzen und andere Samen fressende Wanzenarten diese Futterquelle verwerten können, die reich an giftigen sekundären Pflanzenstoffen, aber arm an bestimmten essenziellen Nährstoffen ist.
Wissenschaftler der Max-Planck-Forschungsgruppe Insektensymbiose am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie haben sich nun genau mit dieser Fragestellung befasst. Sie wollten herausfinden, welche Rolle symbiontische Bakterien bei der Nahrungsaufnahme von Feuerwanzen spielen. Mit Hilfe der Hochdurchsatz-Sequenzierung entschlüsselten sie fast 300.000 Kopien bakterieller 16S rRNA-Gene und fanden heraus, dass Feuerwanzen eine charakteristische Gemeinschaft von drei bis sechs bakteriellen Symbionten in einer bestimmten Region des Mitteldarms beherbergen. „Die Symbionten werden von der Mutterwanze auf die Eier übertragen, und die frisch geschlüpften Nymphen saugen an der Oberfläche der Eihülle und nehmen die dort befindlichen Bakterien auf“, erläutert Sailendharan Sudakaran, Doktorand in der Arbeitsgruppe. „So wird sichergestellt, dass die Wanzen die Symbionten ihr gesamtes Leben lang behalten und später an die nächste Generation weitergeben.” Feuerwanzen aus verschiedenen geografischen Regionen und sogar über verschiedene Arten hinweg wiesen erstaunlich ähnliche Mikrobengemeinschaften auf, was darauf schließen lässt, dass sie bereits seit Millionen von Jahren mit ihren Bakterien in Symbiose leben.
Um herauszufinden, ob die bakteriellen Symbionten den Wanzen dabei helfen, sich ausschließlich von den giftigen Baumwollsamen zu ernähren, führten die Forscher ein simples, aber elegantes Experiment durch: Sie tauchten die Insekteneier in Bleichlösung und Ethanol und töteten dabei die Bakteriengemeinschaft auf der Eioberfläche, ohne den sich entwickelnden Insektenembryo zu schädigen. Einige der Eier wurden daraufhin mit einer Mischung von Bakterien aus dem Darm einer ausgewachsenen Wanze neu infiziert, während die übrigen Eier symbiontenfrei blieben. Interessanterweise zeigten symbiontenfreie Jungtiere eine deutlich höhere Sterblichkeit. Außerdem entwickelten sie sich langsamer und produzierten viel weniger Nachwuchs als ihre Artgenossen, die ihre natürlichen Symbionten wiedererhalten hatten. „Symbiontenfreie Wanzen zeigten klare Anzeichen von Mangelernährung, obwohl sie mit den gleichen Pflanzensamen gefüttert wurden wie die Vergleichstiere. Dies lässt sich nur dadurch erklären, dass die Symbionten einen wichtigen Beitrag zur Nahrungsverwertung ihrer Wirte leisten“, meint Hassan Salem, einer weiterer Doktorand der Gruppe. Erstaunlich war, dass selbst der Austausch der bakteriellen Gemeinschaften zwischen Gemeinen Feuerwanzen und Baumwollwanzen zu einer reduzierten Fitness in beiden Arten führte. Die Symbiosen sind also trotz ihrer Ähnlichkeit hochspezifisch.
In einem nächsten wichtigen Schritt möchten die Wissenschaftler herausfinden, ob die bakteriellen Symbionten ihre Wirte mit wichtigen Nährstoffen versorgen, die in der ausschließlichen Ernährung mit Samen fehlen, oder ob die Symbionten dabei helfen, schädliche Abwehrstoffe der Pflanze zu entgiften. „Gemeine Feuerwanzen und Baumwollwanzen sind ideale Modellsysteme, um grundlegende Fragen der Insektensymbiose zu beantworten. Denn wir können ihre mikrobiellen Gemeinschaften verändern und austauschen und dann die Fitness der Insekten messen“, erklärt Martin Kaltenpoth, Leiter der Max-Planck-Forschungsgruppe Insektensymbiose. „Die genaue Kenntnis der Wechselwirkungen zwischen Insekten und ihren mikrobiellen Symbionten ist unverzichtbar für das grundlegende Verständnis der Physiologie, Ökologie und Evolution von Insekten.“
Im Fall von Schadinsekten wie der Baumwollwanze können diese Erkenntnisse außerdem neue Wege der biologischen Schädlingsbekämpfung aufzeigen. [MK, AO]
Originalveröffentlichungen:
Sudakaran, S., Salem, H., Kost, C. & Kaltenpoth, M. (2012) Geographic and ecological stability of the symbiotic mid-gut microbiota in European firebugs, Pyrrhocoris apterus (Hemiptera; Pyrrhocoridae). Molecular Ecology 21: 6134-6151.
Salem, H., Kreutzer, E., Sudakaran, S. & Kaltenpoth, M. (in press) Actinobacteria as essential symbionts in firebugs and cotton stainers (Hemiptera, Pyrrhocoridae). Environmental Microbiology

09.01.2013, Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig
Vortag im Rahmen der Ausstellung „Willkommen aus der Urzeit“
Messel-Flora im Spiegel der tertiären Vegetations- und Klimageschichte
Am 16. Januar hält Prof. Dr. Thomas Litt vom Steinmann Institut der Universität Bonn den ersten Vortrag im Rahmen der Ausstellung „Willkommen aus der Urzeit“. Im Hörsaal des Museum Koenig erläutert er ab 19 Uhr die „Messel-Flora im Spiegel der tertiären Vegetations- und Klimageschichte“. Der Vortrag ist kostenlos; das Museum bittet um eine Spende zugunsten der Regenwaldausstellung.
In den letzten 65 Millionen Jahren war das Weltklima vom Übergang von „Treibhaus“ zu „Eishaus“ gekennzeichnet. Um seine Veränderung nachzuvollziehen, eignen sich Pflanzenfossilien hervorragend, denn Pflanzen reagieren empfindlich auf Schwankungen des Klimas und Niederschlages. Im frühen Tertiär herrschten in Mitteleuropa subtropische Verhältnisse, die durch immergrüne Gewächsen wie Lorbeer, Feige und Palme gekennzeichnet waren. Dieser „paläotropische Florentyp“ war vor etwa 47 Millionen Jahren auch in Messel verbreitet. Im Laufe des Tertiärs kühlte das Klima in Schwankungen ab. Auf dem antarktischen Kontinent setzten vor etwa 35 Millionen Jahren die ersten Vergletscherungen ein, die das globale Klimasystem maßgeblich beeinflussten. Von Norden her breiteten sich in Mitteleuropa zunehmend sommergrüne Gehölze aus, die unter dem Begriff des „arktotertiären Florentyps“ zusammengefasst werden. Diese temperaten Wälder verdrängten im Laufe des Tertiärs die immergrüne Vegetation. Vor rund 3 Millionen Jahren entwickelten sich auch in der nördlichen Hemisphäre Gletscher. Damit wurde die Schwelle zum quartären Eiszeitalter erreicht, in dem wir heute leben.
Veranstaltungsort:
Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, Museumsmeile Bonn, Adenauerallee 160, 53113 Bonn

11.01.2013
NABU-Studie: Alarmierender Rückgang bei Feldvögeln
Kurswechsel in der Agrarpolitik notwendig
– Mit einer neuen Studie macht der NABU auf die alarmierende Situation bei Deutschlands Feldvögeln aufmerksam. „Den Vogelarten der Agrarlandschaften geht es so schlecht wie nie zuvor, einige sind mittlerweile in Deutschland unmittelbar vom Aussterben bedroht“, sagt NABU-Präsident Olaf Tschimpke. Umfangreiche Auswertungen des NABU zur aktuellen Bestandssituation und den Rückgangsursachen zeigen, dass ehemalige „Allerweltsarten“ wie Kiebitz, Rebhuhn und Feldlerche bundesweit erschreckende Rückgänge aufweisen. So ist seit Anfang der 1990er Jahre die Zahl brütender Kiebitze in Deutschland auf etwa ein Viertel gesunken, während die Bestände des Rebhuhns bereits seit den 1970er Jahren auf ein Bruchteil des ursprünglichen Umfangs geschrumpft sind. Neueste Bestandsdaten belegen, dass seit 2008 die Bestände von 26 der 30 Feldvogelarten abnehmen. Für Wachtel, Neuntöter und Grauammer bedeuten diese Rückgänge das Ende einer stabilen oder gar positiven Entwicklung.
Durch den Pestizideinsatz wird das Nahrungsangebot der Vögel verringert.
„Wer in unseren Landschaften unterwegs ist, erkennt den rasanten Wandel: Wo bis vor kurzem Wiesen und Weiden das Auge erfreuten und vielen Tier- und Pflanzenarten Lebensraum boten, stehen heute monotone Maisäcker. Wir laufen Gefahr, den 1962 von Rachel Carson vorhergesagten ‚stummen Frühling‘ tatsächlich zu erleben“, warnt Tschimpke. Für die Bestandsrückgänge ist die intensive Landwirtschaft mit all ihren negativen Folgen verantwortlich: anhaltend hoher Pestizideinsatz, Verlust von naturnahem Grünland, Rückgang von Brachflächen sowie die Vergrößerung und Vereinheitlichung der Ackerschläge.
Vor diesem Hintergrund fordert der NABU einen Kurswechsel in der EU-Agrarpolitik. So müssen künftig zehn Prozent ökologische Vorrangflächen als Rückzugsräume geschaffen, Wiesen und Weiden durch ein konsequentes Umbruchverbot gesichert sowie effiziente Agrarumweltmaßnahmen für einen erfolgreichen Agrarvogelschutz angeboten werden. Die aktuellen Reformvorschläge aus dem Europäischen Parlament setzen jedoch auf freiwillige Umweltauflagen und lediglich drei bis fünf Prozent Vorrangflächen. Tschimpke: „Das würde das Aus für zahlreiche Feldvögel bedeuten. Die anstehende Agrarreform ist der letzte Rettungsanker für viele dieser Arten und muss daher unbedingt genutzt werden.“

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