Neues aus der Wissenschaft

Und wieder gibt es eine kleine Änderung „Neues aus der Wissenschaft“ und „Abstract View“ betreffend. Nachdem sich viele wissenschaftliche Pressemiteilungen größtenteils mit wissenschaftlichen Veröffentlichungen auseinandersetzen werde ich diese PMs nicht mehr veröffentlichen, sondern die entsprechenden Abstracts im Abstract View wiedergeben.
„Neues aus der Wissenschaft“ wird sich mit allgemeinen PMs aus der Wissenschaft befassen, aber auch Mitteilungen des NABU und anderer Naturschutzorganisationen werden berücksichtigt werden.

02. April 2013, NABU
Kiebitze warten auf besseres Zugwetter
Der „Stau“ hält auch nach Ostern weiter an
Kiebitze, wohin man blickt. Auf vielen Wiesen, Weiden und Äckern in Ostfriesland können zurzeit stattliche Trupps der Vögel aus der Regenpfeiferverwandtschaft beobachtet werden. Ein Phänomen, das in den großen Vogelschutzgebieten Ostfrieslands normalerweise ein typischer Anblick für Februar und Anfang März wäre, ist nun in besonders starker Ausprägung auch Anfang April im ganzen Nordwesten zu beobachten.
Selbst auf Rasenflächen und auf den Straßenseitenstreifen werden Kiebitze zuhauf gesichtet. „Die Vögel stecken buchstäblich im Stau“, erklärt Michael Steven von der NABU-Regionalgeschäftsstelle Ostfriesland das ungewöhnliche Phänomen. „Viele Zugvögel kehren gerade aus ihren Winterquartieren zurück und wagen sich wegen der anhaltenden Kälte nicht weiter. Neben den Kiebitzen halten sich weitere Arten in ungewohnt großen Anzahlen hier auf. Goldregenpfeifer, Drosseln, Hausrotschwänze, um nur einige zu nennen, warten auf einen Wetterwechsel.“ Die Bekassine – Vogel des Jahres – tritt offenbar sogar wieder den Rückzug an. In der Emsmarsch wurden die Schnepfenvögel in den letzten Tagen in ungewöhnlich großer Zahl in Richtung Süden ziehend beobachtet.
Die Kiebitze zeigen momentan oft eine bemerkenswert geringe Fluchtdistanz, was auch auf Futtermangel hindeute. Der nächtliche Frost lässt Regenwürmer und andere Nahrungstiere noch in tieferen Bodenschichten verharren, so dass die Wiesenvögel Probleme haben.
Normalerweise wären die Kiebitzschwärme längst weiter über ihre Brutgebiete verteilt, um auf feuchten Wiesen und auf Äckern ihre Reviere zu besetzen. Dabei täuscht das vorübergehend massenhafte Vorkommen darüber hinweg, dass der Kiebitz auch in Ostfriesland stark gefährdet ist. Viele ehemalige Brutgebiete in den Hammrichen und insbesondere auf der Geest sind laut Michael Steven bereits verwaist.
Dass der Kiebitz mancherorts überhaupt noch vorkommt, liegt am mitunter hohen Lebensalter von über 20 Jahren. Die Kiebitze bleiben ihren Brutgebieten treu, selbst dann, wenn sie wegen der starken Entwässerung, Verlusten bei der frühen Wiesenmahd oder wegen des starken Einflusses von Beutegreifern über Jahre hinweg keinen Nachwuchs mehr groß bekommen. Die Bestände sind in Niedersachsen in den letzten Jahren dramatisch zurück gegangen. „Wenn das so weiter geht, werden viele Niedersachsen Kiebitze bald nur während Zug und Rast zu Gesicht bekommen“, befürchtet Steven. Der charakteristische Ruf des Kiebitzes „Kiwiet“ könnte dann im Frühjahr vielerorts nur noch in seltenen Wetterlagen zu hören sein – wenn sie mal wieder im Stau stecken.
Wie ein Blick über die Region hinaus zeigt, halten sich momentan auch andernorts in den schneefreien Teilen Deutschlands größere Vogelschwärme auf, warten vor dem Weiterflug nach Norden und Osten auf günstigere Winde und Temperaturen. Eindrucksvolle Kiebitzansammlungen wurden über die Ostertage unter anderem aus Unterfranken – bis zu 3000 Vögel im Wiesenttal bei Erlangen –, Süd- und Mittelhessen sowie den Leinepoldern in Südniedersachsen gemeldet.
Wer selbst Beobachtungen melden möchte – Tiere und Pflanzen aller Art –, kann dies bequem online im NABU-Naturgucker tun.

03.04.2013, Friedrich-Schiller-Universität Jena
Warum die Schabe kräftig zubeißen kann
Biologe der Universität Jena erforscht dank eines Stipendiums der „Daimler und Benz Stiftung“ die Kräfteverhältnisse an Insekten-Panzern und deren Materialeigenschaften
Wenn ein Laufkäfer einen Wettlauf gegen einen Geparden bestreiten würde, so trüge die Raubkatze scheinbar mühelos den Sieg davon. Bezogen auf seine Körpergröße ist der Käfer jedoch dreimal schneller unterwegs als der Gepard.
Ein Grund für das schier unglaubliche Leistungsvermögen der Insekten ist ihr starrer Panzer, das Exoskelett. „Dieses Skelett ist die erfolgreichste Skelettform in der Natur“, sagt Dr. Benjamin Wipfler von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Der Evolutionsbiologe fügt hinzu, dass die mechanischen Eigenschaften dieses Außenskeletts faktisch noch nicht erforscht worden sind. Wipfler möchte nun die Kräfteverhältnisse am Panzer und dessen Materialeigenschaften ergründen. Dazu beginnt er mit dem primären Kauapparat von geflügelten Insekten. Seine Arbeit wird für zwei Jahre von der „Daimler und Benz Stiftung“ gefördert. Benjamin Wipfler errang eines von zehn Postdoc-Stipendien in Höhe von 40.000 Euro. Bundesweit hatten sich über 200 Nachwuchswissenschaftler aus allen Fachdisziplinen um ein Stipendium beworben – zwei gingen nach Jena.
Wipfler schwärmt von den vielfältigen Eigenschaften des Chitins. Dieses Material sei elastisch, könne hohem Druck und Zug widerstehen und sei dank spezieller Einlagerungen stellenweise so hart wie menschlicher Zahnschmelz. Als Versuchsobjekt hat sich der Wissenschaftler von der Universität Jena die Amerikanische Großschabe (Periplaneta americana) ausgesucht. Um die physikalischen Eigenschaften ihres Kauapparates zu ergründen, setzt Wipfler auf die Finite-Elemente-Analyse. Dieses Verfahren kommt bei Crashtests zum Einsatz und basiert auf der Auswertung von Daten, die an einer Vielzahl vorher definierter Messpunkte gewonnen werden. Wipfler spannt eine Schabe in eine Art Schraubstock und will sie dazu bewegen, mit voller Kraft zuzubeißen. Mit hochempfindlichen Messgeräten sollen dabei die Kräfte an der Kopfkapsel des Insekts gemessen werden. „Hoffentlich beißt die Schabe wirklich zu“, sagt Wipfler. Anders als räuberische Insekten sei die Schabe ein typisches Fluchttier, das lieber das Weite sucht, wenn eine Gefahr droht.
Um die Kräfteverhältnisse am Kopf der Schabe exakt untersuchen zu können, greift Benjamin Wipfler auch auf 3D-Modelle des Tieres zurück. Der Zoologe von der Universität Jena arbeitet eng mit zahlreichen Partnern zusammen, er spricht von einem stark interdisziplinär angelegten Projekt. So kooperiert er mit Dr. Tom Weihmann vom Lehrstuhl für Bewegungswissenschaft des Instituts für Sportwissenschaft der Uni Jena bei den Messungen am lebenden Tier. Außerdem arbeitet Wipfler eng mit Prof. Dr. Ming Bai von der chinesischen Akademie der Wissenschaften zusammen. Bai vermisst die Insekten mit Hilfe eines Teilchenbeschleunigers, der in Shanghai steht. „So erhalten wir exakte Daten zur Morphologie der Tiere“, sagt Wipfler. Sie bilden die Voraussetzung für den Bau der originalgetreuen dreidimensionalen Modelle.
Bei geflügelten Insekten sind die Mundwerkzeuge, die sogenannten Mandibeln, vergleichsweise simpel aufgebaut. Sie sind lediglich an zwei Punkten aufgehängt und werden durch zwei Muskeln bewegt. Dennoch wirken dort enorme Kräfte. „Es ist erstaunlich, dass die Kopfkapsel diesen Kräften standhalten kann“, sagt Wipfler. Erste Erkenntnisse zeigen, dass die gewaltigen Kräfte am Kopf der Insekten über Verstärkungsleisten abgeleitet werden. Wipfler und sein Team wollen verstehen, wie diese Ableitungen funktionieren. In einem zweiten Schritt geht es darum, Fragen nach der Evolution der Tiere zu beantworten. Die Forscher wollen herausbekommen, ob es beispielsweise einen typischen „Räuberkopf“ bei Insekten gibt.
Noch sind Wipflers Arbeiten reine Grundlagenforschung. Nach dem Kauapparat der Tiere sollen das Laufen und das Fliegen untersucht werden. In ferner Zukunft könnten die Ergebnisse konkreten Nutzen bringen, etwa um neue Prothesen zu entwickeln oder Roboter zu bauen.

05.04.2013, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Ein Aquarium auf dem Weg ins All
Die Größe und das Gewicht entsprechen in etwa dem eines Bierkastens, doch im Inneren ist der Metallcontainer vollgepackt mit ausgefeilter Technik für kleine Pflanzen und Tierchen: Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und der Universität Hohenheim schicken am 19. April 2013 ein künstliches Ökosystem ins All, um herauszufinden, wie Zellen und Organe auf Schwerelosigkeit reagieren. Dadurch erhoffen sie sich unter anderem neue Erkenntnisse über das Immunsystem und Therapieansätze für Krankheiten wie die Reisekrankheit.
Die unbemannte Sojusrakete, die voraussichtlich am 19. April vom Weltraumbahnhof Baikonur in Kasachstan abhebt, bringt einen Biosatelliten und mit ihm einen kleinen Experimentcontainter der Arbeitsgruppe von PD Dr. Michael Lebert, Lehrstuhl für Zellbiologie, ins All: ein künstliches Ökosystem, das den Namen Omegahab B-1 trägt. Die Lebensgemeinschaft in dem Aquarium besteht aus einer einzelligen Alge (Euglena gracilis) , der Wasserpflanze Hornkraut (Ceratophyllum), Buntbarschlarven (Oreochromis mossambicus), mexikanischen Bachflohkrebsen (Hyalella azteca) sowie einigen Posthornschnecken (Biomphalaria glabrata). Die Pflanzen produzieren den Sauerstoff für die Tierchen, deren freigesetztes Kohlendioxid wiederum den Pflanzen als Grundlage für die Photosynthese dient. Dazwischen haben die Biologen einen Filter eingebaut, in dem Bakterien – ähnlich wie in einem Aquarium zu Hause – die Ausscheidungen der Fische in kleinere Komponenten zerlegen. Diese dienen den Pflanzen als Dünger. Die Schnecken haben noch eine weitere Aufgabe: Sie sollen die Scheiben sauber halten, damit die Fische gefilmt werden können.
Erstmals wird damit ein vergleichsweise komplexes, abgeschlossenes Ökosystem ins All geschickt. Für das komplette Experiment ist kein Eingriff eines Menschen nötig. Zwar erscheint es auf den ersten Blick einfacher, wenn die Spezialisten auf der Weltraumstation ISS dieses Experiment durchführen würden, jedoch ist das aus Sicherheitsgründen nicht möglich: „Verliert das Aquarium unerwartet Wasser, dann ist dies in der Schwerelosigkeit sehr schwer wieder einzusammeln und die Elektronik an Bord könnte dadurch massiv beschädigt werden“, erklärt Zellbiologe Lebert.
Rückschlüsse auf die menschliche Immunabwehr
Im Laufe der 30-tägigen Reise wird mehrmals automatisch eine kleine Menge Algen entnommen, deren aktueller Zustand in einer speziellen Fixierlösung konserviert wird. Dadurch können die Wissenschaftler untersuchen, wie sich die Algen während dieser Zeit verändern und nicht wie bisher nur den Unterschied vor und nach dem Raumflug analysieren. Sie wollen besser damit verstehen, wie sich Zellen in der Schwerelosigkeit verhalten und wie sie sich anpassen – bisher wussten Forscher lediglich, dass die Zellen auf den veränderten Zustand reagieren, aber nicht wie. So könnten die Wissenschaftler auch Erklärungen dafür finden, warum sich bei Menschen während Weltraumflügen die Immunabwehr der Körperzellen verringert. Wenn die Forscher nun den Mechanismen dahinter auf den Grund gehen, könnten Astronauten auf langen Missionen besser gegen die auftretende Immunschwäche geschützt werden. Bei den Fischen beobachten die Forscher, wie sich die Schwerelosigkeit auf die inneren Organe auswirkt. Die Erkenntnisse könnten helfen, neue Medikamente gegen die Reisekrankheit zu entwickeln. Die Ursache dieser Krankheit liegt in widersprüchlichen Informationen, die die menschlichen Sinnesorgane zur räumlichen Lage und zur Bewegung des Körpers übermitteln. Fische haben in Schwerelosigkeit ganz ähnliche Probleme und eignen sich daher gut als Modell.
Die Weltraummission findet im Rahmen des russischen Satellitenprogramms Bion statt, das im April nach dreizehnjähriger Pause fortgesetzt wird. Es ermöglicht automatisierte biologische Forschungen, die bis zu sechs Wochen dauern. Das Experiment der deutschen Wissenschaftler dient als Vorbereitung für ein umfassenderes Weltraumprojekt, dessen Start für das Jahr 2016 geplant ist.

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