Neues aus Wissenschaft und Naturschutz

02.01.2014, Max-Planck-Institut für chemische Ökologie
Giftiger Atem hält Spinnen fern
Tabakschwärmerraupen atmen winzige Mengen von Nikotin aus und halten sich damit räuberische Wolfsspinnen vom Leib
Raupen nutzen unterschiedliche Strategien, um sich vor Feinden zu schützen: Viele Raupenarten tarnen sich oder warnen durch grellen Farben, andere haben Brennhaare oder sondern giftige Substanzen ab. Manche richten sich sogar zu Drohgebärden auf. Einem bislang völlig unbekannten Schutzmechanismus sind Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena auf die Spur gekommen: Tabakschwärmerraupen leiten einen winzigen Teil des mit der Nahrung aufgenommenen, hochgiftigen Nikotins in ihre in ihre Körperflüssigkeit und von dort aus in das Atmungssystem. So atmen sie das Nikotin wieder aus und schrecken dadurch Feinde ab. Die Erkenntnisse wurden durch die Verbindung molekularbiologischer Methoden und genauer Beobachtung von Organismen in ihrem natürlichen Lebensraum möglich. (Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 30. Dezember 2013, DOI 10.1073/pnas.1314848111)
Die Bedeutung des Ökosystems für die Erforschung von Genfunktionen
Das Verständnis einzelner Genfunktionen ist ein zentrales Ziel der biologischen Forschung. Schließlich funktionieren Gene auf der Ebene des ganzen Organismus, wo ihr Einfluss auf dessen Darwinian Fitness darüber entscheidet, ob ein Gen im Laufe der Evolution erhalten bleibt, verändert wird oder aus dem Genom verschwindet. Die Methode des Gene Silencing wird erfolgreich in der Forschung angewandt, um die Funktion einzelner Gene zu überprüfen und ihre Bedeutung für das Überleben eines Organismus zu bestimmen. Um aber neben ihrer biochemischen und physiologischen Funktion, die im Labor gut untersucht werden kann, auch die ökologische Rolle einzelner Gene zu bestimmen, ist es unerlässlich, Organismen in ihrem natürlichen Lebensraum zu untersuchen. Die Wissenschaftler um Ian Baldwin aus der Abteilung Molekulare Ökologie sind Pioniere dieses Forschungsansatzes, den sie „Frag das Ökosystem“ nennen. „Die Natur ist nach wie vor unser wichtigster Lehrmeister“, betont Ian Baldwin. „Hier entscheidet sich, wer überlebt. Nur in der Natur mit allen ihren Unabwägbarkeiten können die Funktionen einzelner Gene überhaupt erkannt werden.“
Für ihre Freilandexperimente verwendeten die Wissenschaftler Tabakpflanzen, die kein Nikotin mehr bilden können. Darüber hinaus legten sie im Darm der Raupen mit Hilfe der sogenannten RNAi-Technik eine Variante des Enzyms Cytochrom P450 still (siehe Pressemeldung vom 2. Februar 2012 „Gelbe Biotechnologie: Insekten-Gene im Hochdurchsatz mithilfe von Futterpflanzen erforschen“). Dieses Enzym wird durch die Aufnahme von Nikotin aktiviert. Nun konnten die Forscher das Schicksal von Raupen, die auf nikotinfreien Pflanzen fressen, mit dem von Tieren vergleichen, die zwar Nikotin mit ihrer Nahrung aufgenommen hatten, die es aber mangels Cytochrom P450 nicht weiterverarbeiten können.
Räuberische Spinne hilft Wissenschaftlern bei der Aufklärung des Abwehrmechanismus
Unerwartete Hilfe bei ihren Analysen bekamen die Wissenschaftler von der Wolfsspinne Camptocosa parallela, die bei vorangegangenen Experimenten im Freiland nicht in Erscheinung getreten war. Erstaunlicherweise interessierte sich der nachtaktive Räuber nicht nur für Raupen, die nikotinfreie Nahrung zu sich genommen hatten, sondern auch für die Raupen, die das Nikotin im Körper nicht weiter verarbeiten konnten. Das Cytochrom P450 musste also ein wichtiger Teil eines Abwehrmechanismus gegen diese Spinne sein.
Weitere Analysen ergaben, dass das Enzym in Tabakschwärmerraupen kleinste Mengen des Nikotins aus der Blattnahrung in eine Transportform umwandeln kann, um es dann über die Körperflüssigkeit in das Atmungssystem zu leiten. Über die Öffnungen des Tracheensystems, die sogenannten Stigmen an den Seiten des Raupenkörpers, gibt die Raupe dann eine Art Anti-Spinnen-Signal ab. Andere Feinde der Raupen, wie z.B. Weichwanzen oder Ameisenlöwen, sind vollkommen unempfindlich gegen dieses Abwehrsignal. Als Abwehrstoff der Wirtspflanze ist Nikotin für die Raupen so giftig, dass sie ihn nicht in ihrem Gewebe einlagern können. Sie scheiden deshalb das meiste davon wird wieder aus. Dass sie einen winzigen Teil davon für ihre eigene Verteidigung umwandeln, um mit einer Art giftigem Atem räuberische Spinnen fernzuhalten, hat die Wissenschaftler überrascht. „Dieser Fall von schlechtem toxischem Atem zur Abwehr von Feinden ist bislang einzigartig“, fasst Ian Baldwin die Ergebnisse zusammen.Das Beispiel der Wolfsspinne unterstreicht die Bedeutung des Forschungsansatzes, der molekularbiologische Methoden mit Freilandforschung und Beobachtungen im Ökosystem verbindet. Im Labor wären diese Erkenntnisse nicht möglich gewesen, denn als möglicher Fraßfeind der Raupen war die Spinne den Wissenschaftlern bislang völlig unbekannt.
Originalveröffentlichung:
Kumar, P., Pandit, S. S., Steppuhn, A., Baldwin, I. T. (2014). A natural history driven, plant mediated RNAi based study reveals CYP6B46’s role in a nicotine-mediated anti-predator herbivore defense. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. DOI 10.1073/pnas.1314848111
http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1314848111

02.01.2014, Universität Wien
Die fünf Finger der Vögel: Neue Forschungsergebnisse zur Evolution von Vögeln
In der Regel haben Landwirbeltiere fünf Finger oder Zehen pro Hand oder Fuß. Viele Tiergruppen haben im Laufe der Evolution diesen Bauplan allerdings abgewandelt. So haben etwa Paarhufer nur zwei oder vier Zehen. Ähnlich sind im Flügel der Vögel nur drei knochige Finger vorhanden. Dadurch stellt sich die Frage, um welche Finger es sich nun tatsächlich handelt: Daumen, Zeige- und Mittelfinger (I, II, III) oder Zeige-, Mittel- und Ringfinger (II, III, IV). Theoretische Biologen der Universität Wien haben dies geklärt und publizieren dazu aktuell im Journal of Experimental Zoology.
Bei den meisten Tetrapoden (Landwirbeltieren) ist der erste Finger, der embryonal angelegt wird, der vierte (Ringfinger). Auch bei Vögeln wird der Finger auf der Handaußenseite (posterior) als erster angelegt, was dafür spricht, dass es sich dabei um den Ringfinger handelt. Es konnte jedoch nachgewiesen werden, dass auch anterior – also auf der Handinnenseite – eine embryonale Fingeranlage vorhanden ist, die allerdings schnell wieder verschwindet. Diese Daten sprechen für eine Identifizierung der Finger als Zeige-, Mittel- und Ringfinger (II, III, IV).
Allerdings ähneln die drei Finger von Archaeopteryx – dem frühesten bekannten Vogel –, denen der Dinosaurierart Deinonychus, mit der er wohl nahe verwandt war. Fossilreihen belegen die Reduktion von zwei Fingern an der posterioren Seite der Hand unter den Vorfahren von Deinonychus und stützen damit die Daumen, Zeige- und Mittelfinger-Identifizierung (I, II, III) der Vogelfinger. Auch entsprechen die Genexpressionsmuster des vordersten Vogelfingers denen des Daumens bei anderen Tieren und nicht denen des Zeigefingers.
Um diesen Widerspruch zu lösen, waren bisher drei Ansätze vorherrschend: 1. Vögel stammen nicht von den Dinosauriern ab, 2. die Dinosauriervorfahren der Vögel hatten ebenfalls die drei mittleren Finger oder 3. die drei vorderen Finger der Vögel wurden irgendwie auf die drei mittleren embryonalen Positionen verschoben. Fakt ist, dass keine dieser Theorien alle vorhandenen Daten erklären kann.
Vögel: Daumen, Zeige- und Mittelfinger sind eigentlich Zeige-, Mittel- und Ringfinger
„Das Erscheinungsbild – der sogenannte Phänotyp – der Finger wird während der Embryonalentwicklung vom Protein Sonic Hedgehog bestimmt, das von der posterioren Handseite ausgeht. Das bedeutet einfach gesagt, dass die Konzentration des Proteins auf der Handaußenseite am höchsten ist und Richtung Handinnenseite abnimmt. Die verschiedenen Fingeranlagen passen daher ihre Genexpression – und in Folge auch ihren Phänotyp – der Sonic Hedgehog-Konzentration in ihrem Umfeld an. Wir haben einen darauf basierenden molekular-biomechanischen Mechanismus erdacht, der in der Lage ist, alle vorhandenen Daten zu erklären „, so Erstautor Daniel Capek, der in der Gruppe von Brian Metscher vom Department für Theoretische Biologie der Universität Wien zu diesem Projekt forschte und derzeit als PhD-Student am IST Austria tätig ist.
Nach dieser Hypothese fand in der Dinosaurier-Evolution zunächst tatsächlich eine Posterior-Reduktion statt, bei der anfangs der kleine Finger reduziert wurde und dann wegfiel sowie der Ringfinger teilreduziert wurde. Es ist allerdings deutlich leichter, die beiden äußeren Finger zu reduzieren als zentralere, da diese in der Entwicklung als letztes angelegt werden. Folglich wurde statt des vierten der erste Finger reduziert, und die übrigen Finger nutzten den zur Verfügung stehenden Platz aus, indem sie weiter nach innen wuchsen. Dies führte schließlich dazu, dass diese Finger eine veränderte Sonic Hedgehog-Konzentration vorfinden und ihre Entwicklung dieser anpassen.
„Dieser Mechanismus erklärt, warum die Finger von Archaeopteryx und moderner Vögel die Form der anterioren Finger I, II, III haben, obwohl sie eigentlich die zentralen Finger II, III, IV sind. Gleichzeitig stimmt diese Hypothese mit dem fossilen Befund und den aktuellen entwicklungsgenetischen Resultaten überein“, resümiert Brian Metscher vom Department für Theoretische Biologie der Universität Wien.
Publikation im Journal of Experimental Zoology:
Čapek, D., Metscher, B. D., and Müller, G. B.: Thumbs Down: A Molecular-Morphogenetic Approach to Avian Digit Homology. Journal of Experimental Zoology Part B (Molecular and Developmental Evolution), December 2013. DOI: 10.1002/jez.b.22545

02.01.2014, Gesellschaft für deutschsprachige Odonatologen
Libelle des Jahres 2014 ist die Kleine Moosjungfer
Berlin (agrar-PR) – Die Kleine Moosjungfer (Leucorrhinia dubia) ist Libelle des Jahres 2014. Das teilten der Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND) und die Gesellschaft deutschsprachiger Odonatologen (GdO) mit. Entsprechend der Roten Liste der in Deutschland heimischen Libellen werde die Kleine Moosjungfer inzwischen als „gefährdet“ eingestuft. In einigen Regionen sei ihr Bestand bereits rückläufig, so die Verbände.
„Die Gefährdung der Libellen steht beispielhaft für die generelle Bedrohung der Natur. Die Kleine Moosjungfer leidet unter dem Schwund von Mooren, in denen sie normalerweise häufig vorkommt. Überhöhter Fischbesatz, Drainagen, Nährstoffeinträge aus dem Verkehr und aus der industriellen Landwirtschaft sind die Hauptursachen für den Rückgang der Libellen“, sagte Nehle Hoffer, Libellenexpertin beim BUND.
Die Kleine Moosjungfer erreicht eine Körpergröße von nur etwa dreieinhalb Zentimetern, ihre Flügelspannweite beträgt lediglich drei Zentimeter. Damit gehört sie zu den kleinsten heimischen Moosjungfer-Libellenarten. Erkennbar ist sie an ihrer weißen Stirn und roten oder gelblichen Flecken auf schwarzem Grund. Männliche Tiere verfärben sich im Laufe ihres Lebens. Die zunächst gelblichen Flecken der jungen Libellen strahlen bei älteren Männchen blutrot. Die Kleine Moosjungfer ist eine typische Frühlingsart. Anfang Mai beginnt ihr Schlüpfen, das sich bis in den Juli fortsetzt. Ihre Hauptflugzeit liegt dann zwischen Mitte Mai und Anfang Juli.
„Kleine Moosjungfern leben vor allem in Hochmooren und Verlandungszonen von Moorseen“, sagte Jürgen Ott von der Gesellschaft deutschsprachiger Odonatologen. „Die Larven entwickeln sich nur in fischfreien bzw. fischarmen Gewässern, denn Fische sind die natürlichen Fressfeinde der Larven. Optimal für Libellen sind nährstoffarme und saure Gewässer mit zur Paarung und Jagd geeigneten Wasserflächen. Sie bevorzugen außerdem Verlandungszonen mit Torfmoosen, wo die Weibchen ihre Eier ablegen können und die Larven Unterschlupf finden“, so Ott. An den Ufern von Feuchtgebieten seien vor allem die Männchen der Kleinen Moosjungfer auf ihren Sitzwarten zu beobachten. Dort hielten sie nach Weibchen Ausschau.
Der BUND und die Odonatologen-Gesellschaft GdO küren die Libelle des Jahres seit 2011. Die beiden Verbände wollen damit auf die Bedrohung dieser faszinierenden Insekten und ihrer Lebensräume aufmerksam machen.

03. Januar 2014, NABU
Spatz und Kohlmeise rangeln um die Spitze
Ein erster Wintervögel-Zwischenstand aus 2600 Gärten und Parks
Bis zum späten Freitagnachmittag haben 3.500 Vogelfreunde aus über 2.600 Gärten und Parks rund 107.000 Vögel gemeldet. Auch wenn viele Beobachter ein geringes Vogelaufkommen in ihrem Garten beklagten – geschuldet wahlweise dem wenig winterlichen Wetter, bösen Krähen und Elstern oder der Silvesterböllerei – liegen bundesweit betrachtet die Vogelzahlen auf Vorjahresniveau. Bisher 41 Vögel je Gärten ergeben gegenüber 2103 einen Rückgang von lediglich fünf Prozent.
Für einen stabilen Trend bei der Arten-Zusammensetzung ist es noch zu früh. An der Spitze hat zunächst der Haussperling die Führung wieder von der Kohlmeise zurückerobert, die 2013 zum ersten Mal auf Platz eins abgeschlossen hatte. Kohlmeise und Grünfink sind bisher die einzigen Top-10-Arten, die spürbar weniger gemeldet wurden als im Vorjahr. Beim Grünfink könnte dies ein Hinweis sein, dass sich der Trichomonadenbefall des Sommers auswirkt. Die Unterschiede können sich im Laufe der Aktion aber noch nivellieren.
Vergleichsweise wenig tut sich bisher bei den Wintergästen. So ist zum Beispiel der Seidenschwanzeinflug kaum messbar, auch Kernbeißer und Bergfink liegen deutlich unter dem Vorjahr. Bei Teilziehern wie Hausrotschwanz und Heckenbraunelle zeichnen sich dagegen Zuwächse an.
Der Beobachtungszeitraum geht noch bis einschließlich Montag (6.), Meldungen können noch bis zum 14. Januar abgegeben werden.
(Mehr über die Stunde der Wintervögel findet man hier)

03.01.2014, Ministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz Brandenburg (MUGV)
Vogelschutz in der Stadtentwicklung
Bei Neubaumaßnahmen und der Gebäudesanierung können Bauherren mit einfachen Mittel die Vogelwelt schützen. Brandenburgs Umwelt- und Verbraucherschutzministerin Anita Tack wirbt für Maßnahmen gegen den Vogelschlag an Gebäuden und Glasflächen in den Städten.
Potsdam (agrar-PR) – „Vögel nehmen Glas nicht als Hindernis wahr. Viele Vögel kollidieren deshalb mit Glasflächen oder verspiegelten Fassaden von Gebäuden und In­frastrukturanlagen, aber auch transparent wirkenden Straßenmöbeln wie Wartehäuschen und Lärmschutzwänden“, so Tack. Aber auch mit der beliebten Winterfütterung locken wir die Wintergäste unter den Vögeln gern vor unsere Haustür, wo sie vermehrt dem Risiko des Anflugs an Glasflächen ausgesetzt sein können. Die früher auf Glasscheiben geklebten Greifvogelsilhouetten haben sich als weitestgehend wirkungslos erwiesen.
„Es gibt aber eine ganze Reihe von Maßnahmen, die bereits bei der Planung von Gebäuden einbezogen werden können, um dem Problem des Vogelschlags auf elegante Weise wirkungsvoll zu begegnen“, sagte die Ministerin.
Die Schweizerische Vogelwarte Sempach hat Brandenburgs Umweltministerium ihre Erkenntnisse und Vorschläge zur Verfügung gestellt. „Wir nutzen diese Gelegenheit, um planerische Lösungen zu präsentieren, die bereits europaweit erfolgreich Anwendung gefunden haben“, so Tack mit Verweis auf eine neue Broschüre „Vogelfreundliches Bauen mit Glas und Licht“.
Die Broschüre wendet sich an alle mit der Planung, Genehmigung und Ausführung von Bauvorhaben beteiligten Personen und Berufe. So sind insbesondere Bauherren, Bauplaner, Architekten und Baubehörden angesprochen, die aufgeführten Beispiele in ihre Überlegungen vorsorglich einzubeziehen.
Ergänzt wird die Schrift mit Anregungen zu einer naturverträglichen Lichtplanung in der Stadtplanung, denn auch hier kann es zu erheblichen Konflikten mit Vögeln und Insekten kommen.
Die rund 60 Seiten umfassende Broschüre kann über das Referat Presse- und Öffentlichkeitsarbeit des Ministeriums für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz (MUGV) des Landes Brandenburg kostenlos bezogen oder auf dessen Internetseite unter folgendem Link als PDF-Datei heruntergeladen werden:
http://www.mugv.brandenburg.de/media_fast/4055/vogelfreundl_bauen.pdf

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