Neues aus Wissenschaft und Naturschutz

17.01.2014, Universität Bern
Das schwache Geschlecht: Männliche Honigbienen reagieren empfindlicher auf Parasiten als weibliche
Männliche Honigbienen sind wesentlich anfälliger auf einen weit verbreiteten Parasiten als ihre weiblichen Artgenossen. Dies hat einen Einfluss auf die Vermehrung von Bienenvölkern, da schwache männliche Bienen die Bienenköniginnen nicht mehr erfolgreich begatten können.
Geschlechtsunterschiede auf verschiedensten Ebenen sind, genauso wie beim Menschen, auch in der Tierwelt keine Seltenheit. Wie ein Team von Bienenforschern der Vetsuisse Fakultät der Universität Bern nun herausgefunden hat, wirken sich diese Unterschiede auch auf die Gesundheit der Honigbiene (Apis mellifera) aus. Männliche Honigbienen, die Drohnen, reagieren auf einen exotischen Darmparasiten namens Nosema ceranae wesentlich empfindlicher als ihre weiblichen Artgenossen, die sogenannten Arbeiterinnen.
Ursprünglich stammt dieser Darmparasit aus Asien, hat sich aber in den letzten Jahren weltweit stark ausgebreitet und könnte eine Rolle bei den hohen Völkerverlusten spielen, welche momentan in vielen Regionen der nördlichen Hemisphäre beobachtet werden. Aufgrund der kürzlichen Entdeckung des Parasiten ausserhalb von Asien ist nun eine ganze Reihe von Wissenschaftlern damit beschäftigt, diesen Parasiten genauer zu erforschen und besser zu verstehen. Die im Journal «PLOS ONE» publizierten Erkenntnisse zeigen hierbei eine hohe Empfindlichkeit der männlichen Honigbienen, welche eine zentrale Rolle bei der Vermehrung von Bienenvölkern spielen.
Männchen können ihre Funktion nicht mehr erfüllen
Honigbienen sind komplexe soziale Organismen, welche haplo-diploid sind, also sowohl nur eines als auch zwei Chromosomen aufweisen. Die beiden weiblichen Kasten, Arbeiterinnen und Königinnen sind – wie Menschen – diploid. Sie enthalten jeweils zwei Kopien von jedem Chromosom. Hingegen sind die männlichen Honigbienen, auch Drohnen genannt, haploid und haben somit nur einen einfachen Chromosomensatz.
Die sogenannte «Haploid-Susceptibility»-Hypothese besagt, dass haploide Männchen aufgrund dieses Unterschiedes (haploid vs. diploid) anfälliger auf Krankheiten reagieren als ihre weiblichen Artgenossen — da dominante Gene auf einer Chromosomenkopie mutierte Gene auf der zweiten Kopie bei diploiden Organismen überdecken könnten. Das Forschungsteam um Geoffrey Williams und Peter Neumann von der Vetsuisse Fakultät der Universität Bern zeigt nun, dass männliche Honigbienen früher sterben und in einem schlechteren körperlichen Zustand sind, wenn sie mit dem exotischen Darmparasiten Nosema ceranae befallen sind als die Weibchen.
Die Beobachtung, dass männliche Bienen, welche mit Nosema ceranae infiziert sind, viel früher sterben und in einer schlechteren körperlichen Verfassung sind als die weiblichen Bienen, ist laut der Doktorandin Doktorandin Gina Retschnig besonders besorgniserregend: «Obwohl Drohnen keine wichtigen Aufgaben im Bienenstock erfüllen, wie das Arbeiterinnen in Form von Reinigen und Füttern tun, sind sie für die Begattung der Königinnen verantwortlich und ermöglichen dadurch die Entstehung neuer Bienengenerationen in den Völkern.
Ohne starke und rüstige Drohnen könnte die erfolgreiche Begattung von Königinnnen erheblich beeinträchtigt sein.» Aktuelle Studien, besonders aus den USA, bezeichnen schlechte Leistungen und Beeinträchtigungen der Königinnen als einer der Hauptursachen für Völkerverluste. Ein möglicher Grund für verfrühtes Ableben von Königinnen könnten qualitativ und quantitativ ungenügende, von den Drohnen übertragene Spermien während der Begattung sein.
Honig und Bestäubung
Honigbienen leisten, wie alle anderen Bestäuberinsekten, einen entscheidenden Beitrag zur Nahrungssicherung, indem sie die ökologisch und ökonomisch enorm wertvolle Bestäubungsarbeit leisten. Mehr als 24 Millionen Bienenvölker produzieren in ganz Europa jährlich 130‘000 Tonnen Honig und tragen zur Bestäubung zahlreicher landwirtschaftlicher Pflanzen bei – von der Karotte über die Mandel bis hin zum Raps. Der Wert für diese Bestäubungsleistung beläuft sich auf rund 4 Milliarden Euro.
Die Studie war Bestandteil des internationalen Projektes BEE DOC («Bees in Europe and the Decline of Honeybee Colonies») der europäischen Union und war eine Zusammenarbeit von Forschern des Institutes für Bienengesundheit der Universität Bern, dem Zentrum für Bienenforschung der Forschungsanstalt Agroscope, Schweiz, sowie dem Ökologischen Institut (Schwedische Universität für Agrarwissenschaften).
Artikel:
Gina Retschnig, Geoffrey R. Williams, Marion M. Mehmann, Orlando Yañez,
Joachim R. de Miranda, Peter Neumann: Sex-specific Differences in Pathogen Susceptibility in Honey Bees (Apis mellifera). PLOS ONE.
Verfügbar unter: http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0085261

20.01.2014, Universität Wien
Viren lassen Flamingo-Population in Afrika verschwinden
Forscher der Universität Wien untersuchten Kaskadeneffekt in Nahrungskette
Ein Team um den Virenökologen Peter Peduzzi und den Algenforscher Michael Schagerl, beide von der Universität Wien, fand die Ursache für das massenhafte Verschwinden der in den Sodaseen des ostafrikanischen Rift Valley beheimateten Flamingo-Populationen. Hauptnahrung der Flamingos sind Cyanobakterien, sogenannten Blaualgen. Werden die Blaualgen von Viren befallen, was von Zeit zu Zeit geschieht, verschwinden damit auch hunderttausende Flamingos. Die Wissenschafter publizieren zu den Ursachen dieses Kaskadeneffekts aktuell im renommierten Fachjournal der Nature Publishing Group „The ISME Journal“.
In den im ostafrikanischen Rift Valley gelegenen Sodaseen – der bekannteste ist der im Lake-Nakuru-Nationalpark in Kenia gelegene Nakurusee – leben 1,5 bis 2,5 Millionen kleine Flamingos (Phoeniconaias minor). Das sind etwa 75 Prozent des weltweiten Vorkommens dieser bedrohten Art. „Wenn an diesen Seen Massen von Flamingos dicht an dicht gedrängt im seichten Wasser umherstapfen und nach Nahrung suchen, ist das ein wirklich beeindruckendes Naturspektakel. Die Hauptnahrungsquelle der Flamingos ist die schnellwüchsige und in Massen vorkommende Blaualge, auch Cyanobakterium (Arthrospira fusiformis) genannt, die den Vögeln auch ihre rosa Farbe gibt“, so Peter Peduzzi, weltweit renommierter Virenökologe vom Department für Limnologie und Ozeanographie der Universität Wien. Er arbeitet seit über 20 Jahren als mikrobieller Ökologe an der Bedeutung von Viren in aquatischen Systemen.
Viren infizieren Cyanobakterien und lösen Kaskadeneffekt aus
Der kleine Flamingo ist also der Endkonsument einer kurzen Nahrungskette. Nun kommt es in Afrikas Sodaseen immer wieder zu einem massenhaften Absterben der Cyanobakterien, von denen die Flamingos abhängig sind. Im Rahmen einer Studie am Nakurusee haben die Wissenschafter der Universität Wien zum ersten Mal geklärt, warum es zum Algensterben kommt, und wie dieses mit dem wiederholt auftretenden Verschwinden der örtlichen Flamingo-Populationen zusammenhängt.
Auslöser sind Viren: „Wir konnten im Wasser des Nakurusees nicht nur die größte bisher in einem natürlichen aquatischen Lebensraum gemessene Virenhäufigkeit feststellen, sondern auch eine mit dem Algen-Zusammenbruch einhergehende, hohe Infektionsrate bei den Cyanobakterien herausfinden“, erklärt Virenökologe Peter Peduzzi. Während dieser Infektionsphase reduzierte sich, parallel zur Abnahme ihrer Hauptnahrungsquelle, auch die Flamingo-Population von über 1,25 Millionen auf ca.
1.500 verbleibende Individuen am Ende der Untersuchungsperiode.“
Damit konnten die Forscher nachweisen, dass Viren einen Kaskadeneffekt in der Nahrungskette und in der Folge den Zusammenbruch einer Population von Endkonsumenten auslösen können.
Weitere Untersuchungen zu Kaskadeneffekten in Nahrungsketten
Die Studie unterstreicht das ökologische Potenzial von Viren als Verursacher von Kaskadeneffekten in Nahrungsketten. Dieser Sachverhalt könnte möglicherweise auch in vielen anderen, auf diesen Effekt noch nicht untersuchten, aquatischen Nahrungsnetzen vorkommen. Für die Forscher stellt sich auch die Frage, ob längerfristige Klimaveränderungen, z.B. Erwärmung und ausgedehnte Trockenperioden im Gebiet des Rift Valley, in Zukunft als Stressfaktoren häufigere Zusammenbrüche der Grundlage im Nahrungsnetz bewirken könnten.
Publikation in „The ISME Journal“ (Nature Publishing Group):
The virus’s tooth: cyanophages affect an African flamingo population in a bottom-up cascade. Peter Peduzzi, Martin Gruber, Michael Gruber, Michael Schagerl. 16. Jänner 2014.
DOI: 10.1038/ismej.2013.241
http://www.nature.com/ismej/journal/vaop/ncurrent/full/ismej2013241a.html

20.01.2014, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ
Natürliche Feinde könnten Amphibienkrankheit Chytridiomykose (Bd) in Schach halten
Leipzig. Ein internationales Forscherteam hat einen wichtigen Schritt getan, um die Verbreitung des für Amphibien tödlichen Chytridpilzes verstehen und bekämpfen zu können. Die Wirkung der Pilzsporen wird offenbar in einigen Regionen von winzigen Räubern verhindert. Diese Mikroorganismen im Wasser blockieren oder schwächen die Ausbreitung der Amphibienseuche, in dem sie jene Pilzsporen konsumieren, die sonst die Amphibien infizieren und die berüchtigte Pilzerkrankung Chytridiomykose auslösen. Dieses natürliche Verhalten reduziert den Infektionsdruck, schreiben die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe des renommierten Fachmagazins Current Biology.
Die neuen Erkenntnisse geben Hoffnung, die Chytridiomykose, die zu den tödlichsten Tierseuchen unserer Zeit zählt, in Zukunft bekämpfen zu können.
Die gesamte Gruppe der Amphibien wird zurzeit von einer weltweiten Pandemie heimgesucht, die das Aussterben massiv beschleunigt. Auch wenn der durch den Menschen verursachte Verlust von Lebensräumen die Hauptursache ist, so ist der Schutz der Lebensräume inzwischen keine Garantie mehr für das Überleben der Amphibien. Eingeschleppte Infektionskrankheiten bedrohen mittlerweile selbst scheinbar abgelegene Lebensräume. “Der Rückgang der Amphibienpopulationen ist eine Katastrophe für die Ökosysteme weltweit“, sagt Dr. Dirk S. Schmeller vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) und dem ECOLAB des französischen Centre national de la recherche scientifique (CNRS), denn Amphibien spielen eine Schlüsselrolle in Süßwasser-Ökosystemen.
Die verheerendste bekannte Amphibienseuche ist die so genannte Chytridiomykose, die von einem tödlichen Chytridpilz (Batrachochytrium dendrobatidis, kurz Bd genannt) hervorgerufen wird. Der Pilz befällt die Haut, die für die Amphibien von besonderer Bedeutung ist, da sie über die Haut atmen. „Bd hat, um sich in einer neuen Umgebung zu etablieren, gewöhnlich nur ein kurzes Zeitfenster, um potenzielle Wirtstiere wie erwachsene Amphibien, deren Kaulquappen und Larven zu infizieren“, erklärt Prof. Frank Pasmans von der Universität Gent. Wenn sich Bd erfolgreich etabliert, steigt die Infektionsrate in einer Population stetig an und ab einem bestimmten Schwellenwert sterben immer mehr Amphibien bis hin zur lokalen Ausrottung. Auf diese Weise sind bereits viele Arten verschwunden – vor allem in Mittelamerika.
Dieses Worst-Case-Szenario tritt jedoch nicht bei allen befallenen Populationen auf. Das zeigen Untersuchungen einer Krötenart, der Geburtshelferkröte (Alytes obstetricans), in den Pyrenäen, dem Hauptuntersuchungsgebiet des BiodivERsA-Projektes RACE. Aufgrund dieser Beobachtungen begannen die Wissenschaftler vor drei Jahren mit einer Reihe von Experimenten, die die Unterschiede dieses Musters erklären sollten. Bei der näheren Betrachtung der Lebensräume der Amphibien stellten sie sehr große Unterschiede zwischen stark infizierten Seen und weniger stark infizierten Seen fest – sowohl im Hinblick auf die Vegetation als auch die Geologie. „Wir sahen bei der Untersuchung von Wasserproben deutliche Unterschiede im Hinblick auf die Entwicklung des Krankheitserregers“, berichtet Dirk S. Schmeller. Eine Serie von zusätzlichen Experimenten bestätigte anschließend im Detail, dass in den weniger stark infizierten Seen winzige Wasserräuber wie Protozoen und Rädertierchen große Mengen der Zoosporen des Bd-Pilzes vertilgen. „Der Hunger dieser winzigen Räuber lässt den Infektionsdruck für die gesamte Population sinken, weil weniger Kaulquappen infiziert werden“, erläutert Dr. Mark Blooi von der Universität Gent.
Im Gegensatz dazu fanden die Wissenschaftler in Gewässern ohne eine reichhaltige Gemeinschaft an winzigen Räubern hohe Infektionsraten, die für den Zusammenbruch der Amphibienpopulation sorgen können. Dr. Adeline Loyau vom UFZ und dem CNRS-ECOLAB ergänzt: „Die große Frage ist nun: Können wir durch Beeinflussen dieser Gemeinschaften die Auswirkungen der Chytridiomykose lindern? Dann könnte dies eine realistische Perspektive zum Erhalt der Amphibien vor Ort in den infizierten Regionen weltweit bieten.“ Die Arbeiten, die von einem internationalen Team durchgeführt und vom BiodivERsA-Projekt RACE finanziert wurden, wecken die Hoffnung auf effektive biologische Bekämpfungsmethoden. Dazu könnte die Vielfalt der mikrobiellen Gemeinschaften gezielt gestärkt werden, in dem Proben aus den Seen vor Ort genommen, die Feinde des Chytridpilzes im Labor vermehrt und anschließend dort wieder ausgesetzt werden. So könnte der Chytridpilz auf natürliche Weise bekämpft werden, ohne den Einsatz von Chemikalien oder gebietsfremden Bakterien.
Publikation:
Dirk S. Schmeller, Mark Blooi, An Martel, Trenton W.J. Garner, Matthew C. Fisher, Frédéric Azemar, Frances C. Clare, Camille Leclerc, Lea Jäger, Michelle Guevara-Nieto, Adeline Loyau, Frank Pasmans: Microscopic Aquatic Predators Strongly Affect Infection Dynamics of a Globally Emerged Pathogen. Current Biology 2014. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2013.11.032
Die Untersuchungen wurden durch das Era-Net Netzwerk „BiodivERsA“ und das EU-Projekt RACE (Risk Assessment of Chytridiomycosis to European Amphibian Diversity) gefördert. Kofinanziert wurden sie von der Royal Zoological Society of Antwerp.

20.01.2014, Forschungsverbund Berlin e.V.
Fledermäuse: Einheimische und Migranten hängen gemeinsam ab
Der Große Abendsegler überwintert in alten Baumhöhlen. Diese Winterquartiere für Fledermäuse verschwinden zunehmend, da es immer weniger alte, große Bäume gibt. Forscher des Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (IZW) belegen gemeinsam mit internationalen Partnern in einer aktuellen Studie, dass Fledermauskästen daher für die Erhaltung dieser bedrohten Art umso wichtiger sind.
Einige Fledermausarten ziehen zum Überwintern in wärmere Gefilde. So werden die Großen Abendsegler aus Skandinavien und Osteuropa von der Kälte in Richtung Deutschland getrieben, wo sie in gemeinsamen Gruppen mit Einheimischen den Winter über in alten Baumhöhlen abhängen. Doch diese Quartiere gehen zunehmend verloren: Innerhalb der Städte werden in Parks und Grünanlagen oft solche alte Bäume abgeholzt, die drohen, marode zu werden – sie sind ein Sicherheitsrisiko. Auch in Wäldern erreichen Bäume immer seltener ein Alter, in dem sich Hohlräume bilden. Gerade in den letzten Jahren wurde in vielen Gebieten vor allem in den neuen Bundesländern die Waldnutzung intensiviert. Der Bestand an alten Bäumen wird dann drastisch dezimiert.
Um den Fledermäusen dennoch eine Möglichkeit zum Überwintern zu bieten, hängen ehrenamtliche Fledermausschützer und Naturschutzorganisationen künstliche Winterquartiere auf. Dr. Christian Voigt vom IZW erläutert: „Wir wollten wissen, ob nur einheimische Fledermäuse in diesen Kästen überwintern, oder auch solche, die nur für den Winter in unsere Gegend gekommen sind.“ Die Forscher stellten fest, dass 70 Prozent der Großen Abendsegler in den Kästen aus der Region stammen und 30 Prozent einen Migrationshintergrund haben.
Woran erkennen die Wissenschaftler, woher ein Großer Abendsegler stammt? Migranten sehen nicht anders aus als ihre deutschen Artgenossen, auch sprachliche und kulturelle Unterschiede sind nicht bekannt. In ihrer Studie haben die Forscher drei Kriterien für die Herkunft der Fledermäuse zugrunde gelegt.
Als erstes haben sie Fellproben analysiert. Dabei haben sie einige wenige Härchen vom Rücken der Fledermäuse abgeschnitten und das Verhältnis der stabilen Wasserstoffisotope bestimmt. In jeder Temperaturzone gibt es ein ganz bestimmtes Verhältnis von leichten und schweren Wasserstoffisotopen. Diese Isotope befinden sich in allen Pflanzen und Tieren. Wenn die Forscher das Verhältnis kennen, können sie angeben, aus welcher Temperaturzone ein Tier stammt.
Schon in früheren Jahren wurden die Wanderrouten von Fledermäusen mit Beringungen untersucht. Aus den Beringungsstudien wurde die Distanz und Richtung der Wanderungen des Großen Abendseglers ermittelt. Mit allen drei Kriterien – Isotopenverhältnis, Distanz und Richtung – lässt sich dann eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für die Herkunft der überwinternden Großen Abendsegler errechnen.
Die Forscher haben verschiedene Überwinterungsplätze im Norden Deutschlands untersucht. Sie fanden nun heraus, dass die Wintergäste im Berliner Raum aus Polen stammen, die Gäste Schleswig-Holsteins und Nordrhein-Westfalens halten sich im Sommer in Südschweden auf.
Christian Voigt betont: „Unsere Studie zeigt erstmals, wie wichtig die Fledermauskästen auch für den internationalen Fledermausbestand sind. Gerade der Große Abendsegler bedarf des besonderen Schutzes, da er häufig an Windkraftanlagen verunglückt – Grund dafür ist, dass er im Bereich der Rotorblätter fliegt, wenn er in den Süden wandert, aber auch bei der Nahrungssuche.“
Von den Zuzüglern aus kälteren Regionen profitieren auch die lokalen Populationen. Die Großen Abendsegler balzen schon während des Herbstzuges. Dabei singen die Männchen ähnlich virtuos wie Singvögel und locken damit Weibchen, die sich auf dem Zug befinden, in ihr Balzquartier. So durchmischen sich die verschiedenen.
Publikation:
Biodiversity and Conservation, DOI: 10.1007/s10531-014-0620-y

21.01.2014, Universität Regensburg
Inzucht bei Ameisen – Zur Gründung neuer Kolonien. Königinnen paaren sich mit ihren eigenen Söhnen
Eine Besonderheit findet sich bei der philippinischen Ameisenart Cardiocondyla argyrotricha. Hier paaren sich nicht selten die Ameisenköniginnen mit ihren eigenen Söhnen, wie jetzt ein Forscherteam um Prof. Dr. Jürgen Heinze vom Institut für Zoologie der Universität Regensburg nachweisen konnte. Das Verhalten dient dazu, die erfolgreiche Gründung einer neuen Kolonie zu gewährleisten. Die Ergebnisse der Regensburger Wissenschaftler sind vor kurzem in der Fachzeitschrift „Naturwissenschaften“ erschienen (DOI: 10.1007/s00114-013-1126-2).
Sexuelle Kontakte zwischen blutsverwandten Artgenossen sind bei sozial lebenden Hautflüglern – beispielsweise bei Wespen, Käfern oder auch Ameisen – extrem selten. Die jeweiligen Königinnen sind normalerweise sehr darauf bedacht, Inzucht zu vermeiden, da dies zu einer größeren Zahl von sterilen Männchen – anstelle von weiblichen Arbeiterinnen – führen kann. Zudem paaren sich die Königinnen zumeist nur zu Beginn ihres Lebens und außerhalb ihres eigenen Geburtsnestes. Aus den befruchteten Eiern entstehen dann im Anschluss weibliche Arbeiterinnen.
Bei der tropischen Ameisenart Cardiocondyla argyrotricha kommt es hingegen regelmäßig zu Kontakten im Geburtsnest und häufig zwischen Blutsverwandten. Die Gründe liegen in den artspezifischen Bedingungen von Cardiocondyla argyrotricha. So verfügen die Kolonien mit jeweils einer Königin lediglich über ein eierlegendes Weibchen. Die Geburtsrate an potentiellen männlichen Paarungspartnern ist darüber hinaus gering, wobei sich die flügellosen Männchen zudem in tödliche Kämpfe mit ihren Rivalen einlassen, um das alleinige Recht zur Paarung mit allen Neuköniginnen im Nest für sich zu beanspruchen. Die jungen Königinnen laufen somit Gefahr, ohne möglichen Paarungspartner dazustehen.
Um diesem Problem zu begegnen, greifen sie auf eine ungewöhnliche Lösung zurück; auf der Grundlage der Tatsache, dass bereits unbegattete Königinnen Eier legen können – unbefruchtete Eier, aus denen sich männliche Artgenossen entwickeln. So verpaaren sich die „jungfräulichen“ Königinnen mit ihren eigenen Söhnen, um befruchtete Eier zu produzieren, aus denen wiederum weibliche Arbeiterinnen entstehen können.
Dies erlaubt es der Ameisenart Cardiocondyla argyrotricha, neue Kolonien zu gründen, auch wenn nicht genügend männliche Paarungspartner vorhanden sind. Das außerordentliche Paarungsverhalten hat dabei Methode: Im Rahmen ihrer Forschungen beobachteten die Regensburger Wissenschaftler die Entwicklung in insgesamt 31 – künstlich bzw. durch die Wissenschaftler erschaffenen – Ameisenkolonien. In jeder einzelnen Kolonie konnten die Königinnen erst dann befruchtete weibliche Eier legen, wenn einer ihrer Söhne für die Reproduktion zur Verfügung stand. Dem Forscherteam gelang es dabei erstmals, eines der Mutter-Sohn-Paare bei der Kopulation zu filmen.
Die Ergebnisse der Regensburger Zoologen weisen darauf hin, dass solche Formen der Paarung zwischen blutsverwandten Artgenossen auch bei anderen sozial lebenden Insekten unter jeweils besonderen artspezifischen Bedingungen zu finden sein könnten.
Der Originalartikel im Internet unter:
http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00114-013-1126-2

21.01.2014, Dachverband Deutscher Avifaunisten
Odinshühnchen: Überwinterung an Perus Pazifikküste statt im Arabischen Meer
Über eine winzige Apparatur konnten Wissenschaftler das Geheimnis um die Zugroute der in Schottland brütenden Odinshühnchen (Phalaropus lobatus) lüften. Die Analyse der Daten eines Geolokators, der weniger als eine Büroklammer wiegt, ergab, dass ein schottischer Vogel Tausende von Kilometern nach Westen über den Atlantik zum Pazifischen Ozean flog — eine Strecke, die bisher für keine andere Brutvogelart Europas nachgewiesen worden war.
Im Jahr 2012 hatten Mitarbeiter der RSPB und der Schweizerischen Vogelwarte Sempach zusammen mit Dave Okill von der Shetland Ringing Group zehn Odinshühnchen, die auf der Shetlandinsel Fetlar brüteten, mit Geolokatoren ausgestattet und hofften über die Daten herauszubekommen, wo die Vögel den Winter verbringen. Nach seiner Rückkehr nach Fetlar im Frühjahr 2013 konnte eines der schottischen Odinshühnchen mit Geolokator wieder gefangen werden. Die aufgezeichneten Daten ergaben eine Rundreise von mehr als 25.000 km innerhalb eines Jahres: von Shetland über den Atlantik, nach Süden entlang der Ostküste der USA, über die Karibik und Mexiko bis an die Küste Perus. Nachdem der Vogel den Winter im Pazifik verbracht hatte, flog er auf einer ähnlichen Strecke zurück nach Fetlar.
Bisher hatte man vermutet, dass die in Schottland brütenden Odinshühnchen sich im Winterquartier der skandinavischen Population, das im Arabischen Meer angenommen wird, einfinden würden. Ziel der schottischen Odinshühnchen war jedoch der Pazifische Ozean.
Odinshühnchen brüten entlang der arktischen Küsten in Tümpeln der Tundra und im Fjäll. In Schottland liegt das südlichste Brutvorkommen der Art mit 15 bis 50 brütenden Männchen. Bei Odinshühnchen sind Brut und Aufzucht der Jungen Sache der Männchen, während die Weibchen in ihrem farbenprächtigen Federkleid auf der Suche nach neuen Partnern sind. In den Wintermonaten versammeln sich Odinshühnchen in großen Schwärmen auf See, wo kalte, nährstoffreiche Strömungen an die Oberfläche gelangen und ein reiches Angebot an Plankton mit sich führen, von dem sich die Vögel ernähren.
Nach der Rückkehr ins Brutgebiet im kommenden Frühjahr hoffen die Forscher auf den Wiederfang weiterer mit Geolokatoren ausgestatteter Odinshühnchen in Schottland, um über die gesammelten Daten mehr Informationen zu möglichen Einflüssen zukünftiger Veränderungen in den Winterlebensräumen sowie die Reaktionen der Vögel darauf und mögliche Eindämmung der Risiken durch Schutzmaßnahmen im schottischen Brutgebiet zu erhalten. Beispielsweise wären die im Ostpazifik überwinternden Brutvögel aus Schottland direkt durch „El Nino“-Ereignisse betroffen, in deren Zug sich die Gewässer erwärmen und das Nahrungsangebot drastisch verringert wird. Die Ergebnisse des fortlaufenden Projektes sollen bei Überlegungen zum Schutz des Odinshühnchens mit einbezogen werden.

22.01.2014, Deutsches Meeresmuseum
Die Vermessung der Wale: Mit Schall-Detektoren den Schweinswalen auf der Spur
Forscher des Deutschen Meeresmuseums haben mit Hilfe von Unterwasser-Mikrofonen über zehn Jahre hinweg den Bestand der vom Aussterben bedrohten Schweinswale in der deutschen Ostsee ermittelt. Ihre Daten lassen darauf schließen, dass hier zwei Schweinswal-Untergruppen leben, die sich je nach Jahreszeit abwechselnd in der Pommerschen Bucht aufhalten und insgesamt kritische Bestandszahlen aufweisen. Im Hinblick darauf werden dringend konkrete Schutzmaßnahmen für die Tiere gefordert. Ihre Forschungsergebnisse haben die Wissenschaftler nun im Fachmagazin „Marine Ecology Progress Series“ veröffentlicht.
Ihr Schutz ist längst politisch beschlossen, der Umsetzung jedoch bescheinigen die Forscher ein deutliches „Mangelhaft“. Schweinswale sind die einzige Wal-Art in der deutschen Ostsee und ihr Bestand ist im vergangenen Jahrhundert bis nahe an die Ausrottung zurückgegangen. Sowohl notwendige Maßnahmen zum Schutz der Tiere als auch deren Anzahl und Verbreitung waren Inhalt dieser weltweit einmaligen Langzeitstudie des Deutschen Meeresmuseums und des Bundesamts für Naturschutz. Dafür wurden bereits im Jahr 2002 zwölf Unterwasser-Mikrofone (sog. PODs) in verschiedenen Gebieten der deutschen Ostsee ausgebracht. Diese zeichneten kontinuierlich die typischen Laute der Schweinswale auf, um die Anwesenheit der Tiere in den verschiedenen Regionen überwachen zu können.
Nun haben die Wissenschaftler eine Auswertung von zehn Jahren Datensammlung (2002 bis 2012) im Fachblatt „Marine Ecology Progress Series“ vorgelegt. Die Ergebnisse lassen darauf schließen, dass sich zwei verschiedene Schweinswal-Gruppen je nach Jahreszeit abwechselnd in der Pommerschen Bucht aufhalten, da alle in der Ostsee ausgebrachten Hydrofone eine jahreszeitliche Schwankung der Schweinswal-Aktivität zeigten. Während die Geräte in anderen Gebieten einen Höchstwert im Spätsommer und einen Kleinstwert gegen Ende des Winters anzeigten, wurden in der Pommerschen Bucht sowohl im Spätsommer als auch am Winterende Höchstwerte erreicht.
Die Wissenschaftler schließen daraus, dass eine Schweinswal-Gruppe aus der dänischen Beltsee für die Spätsommer-Monate in die Pommersche Bucht einwandert und über den Spätwinter eine Gruppe aus der zentralen Ostsee einwandert. Gerade diese zweite Gruppe wird mit einem Bestand von nur noch wenigen Hundert Tieren als vom Aussterben bedroht eingestuft und steht seit 2008 auf der so genannten Roten Liste. Die Pommersche Bucht wäre somit in doppelter Hinsicht schützenswert.
„Wir sind stolz, über einen so beispiellos langen Zeitraum hinweg erfolgreich Daten zu den Schweinswalen in der Ostsee gesammelt zu haben“, sagt Harald Benke, Direktor des Deutschen Meeresmuseums und Erst-Autor der vorliegenden Studie. „Mit diesen umfassenden akustischen Aufnahmen sind wir Weltspitze.“
Diese Daten sind unerlässlich. Denn keine der bislang unternommenen Schutzmaßnahmen hat zur Erholung der vom Aussterben bedrohten Ostsee-Schweinswale geführt. „Die bisherigen Maßnahmen sind ausnahmslos Papiertiger“, kritisiert Harald Benke deutlich. Nun jedoch ist Handeln angesagt: 2008 trat EU-weit die Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie in Kraft. Dieser zufolge müssen bis 2015 alle EU-Mitgliedsstaaten Programme zum Schutz ihrer Meere vorlegen. Und bis 2020 müssen sie einen „guten Zustand der Meeresumwelt“ erreicht haben.
Die Wissenschaftler raten dringend dazu, den ungewollten Beifang von Schweinswalen zu verhindern und zum Beispiel Fischreusen zu nutzen. Als zweiten Schritt empfehlen sie, die Unterwasser-Lärmbelastung durch gezielte Maßnahmen besonders dann zu unterbinden, wenn sich viele Schweinswale im lärmbelasteten Gebiet aufhalten.
Neben ungewolltem Beifang und der Lärmbelästigung nennen die Forscher noch weitere Bedrohungen für die Schweinswale. Diese sind beispielsweise chemische Schadstoffe im Meerwasser oder der Rückgang ihrer Beutetiere durch Überfischung.
„Wir hoffen, dass auf der Basis unserer Daten schon bald etwas unternommen wird, um die Schweinswale in der Ostsee endlich wirksam zu schützen“, so Harald Benke.
Mit der vorgelegten Studie etablieren die Forscher eine recht neue Form der Schweinswal-Beobachtung: Bisher war es üblich, mit standardisierten Flügen übers Wasser die Tiere zu zählen, wenn diese zum Atmen an die Oberfläche kommen und so sichtbar werden. Die nun eingesetzte akustische Überwachung mit Hydrofonen hat demgegenüber gleich mehrere Vorteile: Sie lässt sich auch bei schlechtem Wetter einsetzen, wenn Wind und Wellen vor allem im Herbst und Winter verhindern, die Tiere zu sichten. Auch nachts können Daten gesammelt werden. Dadurch lassen sich Trends der Aktivität im Tagesverlauf ebenso aufzeichnen wie Veränderungen innerhalb der Jahreszeiten. Schließlich ist diese akustische Methode deutlich effizienter und kostengünstiger als Sichtungsversuche aus der Luft, wenn der Bestand der Tiere sehr gering ist, wie es in der deutschen Ostsee der Fall ist.
Weitere Ergebnisse der neuen Hydrofon-Daten sind eine deutliche Abnahme der Tieraktivität von West nach Ost: Während im westlichsten Beobachtungsgebiet (nördlich der Insel Fehmarn) an fast allen Erfassungs-Tagen Schweinswale aufgezeichnet wurden, ließen sich im mittleren Beobachtungsgebiet (vor Rostock) an 71 Prozent der Tage Schweinswale hören. Im östlichsten Beobachtungsraum schließlich (Pommersche Bucht, östlich der Insel Rügen) waren Schweinswale nur an rund vier Prozent der Tage zu verzeichnen.
Gerade hier in der Pommerschen Bucht aber zeigen die Daten der Forscher eine Zunahme der Schweinswal-Aktivität seit dem Jahr 2008. Noch aber, betonen die Wissenschaftler, lässt sich nicht sagen, ob dies auch wirklich eine Zunahme der Tierzahlen bedeutet. Es könnte auch sein, dass sich Tiere aus dänischen Gewässern auf der Suche nach Nahrung immer weiter Richtung Osten vorwagen.
Konkrete Zahlen zu den Schweinswal-Beständen in den einzelnen Gebieten der Ostsee sollen jedoch in naher Zukunft folgen. Denn hieran arbeitet ein internationaler Verbund von Forschern, an dem die Wissenschaftler des Deutschen Meeresmuseums ebenfalls beteiligt sind: Das Projekt trägt die Abkürzung SAMBAH (Static Acoustic Monitoring of the Baltic Harbour Porpoise, zu Deutsch: statisch-akustische Überwachung der Ostsee-Schweinswale).
Auch die Forschung am Deutschen Meeresmuseum geht weiter. „Unsere Hydrofone sind weiterhin an Ort und Stelle“, so Harald Benke. „Außerdem wollen wir die Auswertung unserer Daten noch verfeinern und dadurch noch etliches mehr über die Lebensbedingungen, das Verhalten und die Schutzmöglichkeiten der Schweinswale erfahren.“
Wissenschaftliche Original-Veröffentlichung:
http://www.int-res.com/abstracts/meps/v495/p275-290/

22.01.2014, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen
Alter Vogel, Neue Welt: Haben die südamerikanischen Hoatzine ihren Ursprung in Europa?
Woher kamen die Hoatzine? Die heute nur noch mit einer Art in Südamerika vorkommenden Vögel stammen aus der Alten Welt. Untersuchungen an den bisher ältesten bekannten Fossilien von Hoatzin-Vorfahren zeigen nun, dass es diese Vögel vor etwa 34 Mio. Jahren in Europa gegeben hat. Paläoornithologen der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung und der Flinders-Universität in Adelaide veröffentlichen ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift „Naturwissenschaften“.
Stinkevogel oder Schopfhuhn nennt die deutsche Sprache den Hoatzin (Opisthocomus hoazin), den es heute nur noch in Teilen Südamerikas gibt. Seine Verwandtschaftsverhältnisse unter den Vögeln sind ebenso ungeklärt, wie seine Evolutionsgeschichte. Bis vor kurzem galt Südamerika als Ursprungsort dieser Vögel. Dann wurden jedoch Fossilien aus Afrika beschrieben, und neue Funde aus Afrika und Europa belegen nun endgültig, dass Hoatzine aus der Alten Welt nach Südamerika gelangten. Eine ebenfalls im Januar 2014 erscheinende Studie in der ornithologischen Fachzeitschrift „The Auk“ erbringt erstmals den Nachweis weitgehend „moderner Hoatzine im Miozän (vor 15 Millionen Jahren) Afrikas.
Die bisher ältesten dem Hoatzin zugeordneten Fossilien wurden schon vor über 100 Jahren gefunden. Sie stammen aus der Nähe von Paris. Erst jetzt wiesen Paläoornithologen nach, dass es sich dabei eindeutig um Vorfahren des Hoatzins handelt. Die Fossilien gehören zu einer bisher unbekannten Art, die als Protoazin parisiensis („Pariser Ur-Hoatzin“) beschrieben wurde, und belegt, dass im späten Eozän, also vor etwa 34 Mio. Jahren, Hoatzine auch in Europa gelebt haben.
„Das stützt die Theorie, dass Hoatzine in der Alten Welt entstanden sind“, sagt Dr. Gerald Mayr vom Forschungsinstitut Senckenberg in Frankfurt. Nach Ansicht von Dr. Vanesa De Pietri von der Flinders-Universität in Australien handelt es sich „um ein weiteres eindrucksvolles Beispiel dafür, dass die südamerikanische Vogelfauna zahlreiche Reliktformen enthält, die einst weiter verbreitet waren“.
Bemerkenswerterweise scheinen Hoatzine in Europa deutlich früher ausgestorben zu sein als in Afrika, wo die jüngsten Fossilien aus dem Miozän (vor 15 Mio. Jahren) stammen und nur etwa halb so alt sind. Möglicherweise hängt das Verschwinden dieser Vögel mit einer markanten Faunenverschiebung zusammen. Kurz nach der Periode, aus welcher die europäischen Hoatzin-Fossilien stammen, wanderten bei dieser sogenannten „Grande Coupure“ zahlreiche neue Tierarten aus Asien nach Europa ein. Darunter waren baumlebende Raubsäuger, welche den Nestlingen der in offenen Nestern brütenden Hoatzine zum Verhängnis geworden sein könnten. Da Hoatzine nur kurze Strecken fliegen können, sind auch die ausgewachsenen Vögel für manchen Beutegreifer leicht zu fassen. In Afrika sind ähnliche baumbewohnende Raubsäuger dagegen erst später, zu Beginn des Miozäns, nachgewiesen worden.
Verdauungsspezialist und Kletterkünstler
Der heute lebende Hoatzin weist eine besondere Art der Verdauung auf. Mit einem ungewöhnlich großen Kropf verdauen die Pflanzenfresser ihre Nahrung vor, bevor sie in Magen und Darm weiter aufgeschlossen wird. Das funktioniert, ähnlich wie im Pansen einer Kuh, mit Hilfe einer eigenen Bakterienfauna, welche die pflanzliche Zellulose verdaut. Ein Verdauungstrick, den sonst kein Vogel entwickelt hat. Skelettmerkmale zeigen, dass schon die fossilen Hoatzine in der Alten Welt besonders viel Platz für ihren großen Kropf brauchten.
Eine weitere Besonderheit des Hoatzins sind Krallen an den Flügeln der Küken, mit deren Hilfe der Nachwuchs im Geäst klettern kann.
Publikationen:
De Pietri, Vanesa L., Mayr, Gerald (2014) Earliest and first Northern Hemispheric hoatzin fossils substantiate Old World origin of “Neotropic endemic”, Naturwissenschaften, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2014 doi:10.1007/s00114-014-1144-8
Mayr, Gerald (2014) A hoatzin fossil from the middle Miocene of Kenya documents the past occurrence of modern-type Opisthocomiformes in Africa. Auk 131: 55-60.
doi: 10.1642/AUK-13-134.1

23.01.2014, Universität Bern
Mehr Wildbienen und Heuschrecken dank verbessertem Mähen
Biodiversität im Agrarraum wird unter anderem mittels Subventionen gefördert – diese zeigen aber noch nicht die gewünschte Wirkung. Es geht auch anders, wie Ökologen der Universität Bern zeigen: Einfache Massnahmen, zum Beispiel Wiesen weniger häufig zu mähen, lassen etwa die Population von Wildbienen um über ein Drittel anwachsen.
Gesunde Ökosysteme sind für Menschen von enormer Bedeutung: so sind etwa Insekten als Bestäuber unserer Nutzpflanzen von unschätzbarem Wert. Im Schweizer Landwirtschaftsgebiet sollen deshalb Ökologische Ausgleichsflächen (ÖAF) die Biodiversität erhalten oder wiederherstellen.
Diese ÖAF machen etwa 13 Prozent der landwirtschaftlichen Nutzfläche der Schweiz aus. Ungefähr die Hälfte davon sind extensiv genutzte Wiesen. Studien zeigen allerdings, dass diese Fördermassnahme des Bundes für Biodiversität wenig fruchtet. Dies, obwohl jährlich rund 65 Millionen Franken in die Schweizer Landwirtschaft fliessen, um genau solche extensiv genutzten Wiesen anzulegen.
Seit einigen Jahren stellen sich daher sowohl Landwirte, Agronomen als auch Biologen die Frage, wie mit diesen Wiesen ein wirklich nachhaltiger Nutzen für die Biodiversität erzielt werden kann. Am Institut für Ökologie und Evolution der Universität Bern hat eine Forschergruppe unter der Leitung von Dr. Jean-Yves Humbert und Prof. Raphaël Arlettaz nun herausgefunden, wie die Biodiversität in extensiv genutzten Wiesen mittels einfach umsetzbarer Massnahmen gesteigert werden kann. Die Studie wurde in zwei Artikeln der Journale Agriculture, Ecosystems & Environment und PLOS ONE publiziert.
Neue Mähvariante zeigt schnell Wirkung
Im gesamten Schweizer Mittelland wurden in extensiven Nutzwiesen an 12 Standorten vier verschiedene Mähregimes und deren Auswirkungen auf die Biodiversität verglichen. Wenn bei der ersten Mahd jeweils 10 bis 20 Prozent einer Wiese als begrüntes Rückzugsgebiet stehen gelassen wurde, stieg die Anzahl der aufgefundenen Wildbienen nach einem Jahr um 36 Prozent.
Nach zwei Jahren Anwendung dieser Mähvariante hatte sich zudem die Gesamtzahl aller Heuschrecken in solchen Wiesen verdoppelt und die totale Artenvielfalt dieser Tiergruppe konnte im Vergleich zu Wiesen ohne diese Rückzugsflächen um 23 Prozent gesteigert werden.
In Wiesen, deren erste Mahd einen ganzen Monat später erfolgte als sonst üblich (15. Juli anstatt 15. Juni) waren die Heuschrecken-Populationen sogar fünf Mal grösser als auf herkömmlich genutzten Flächen. Dies wiederum hat einen positiven Einfluss auf Tierarten, die sich von solchen Grossinsekten ernähren und deren Bestände im Agrarraum in den letzten Jahrzehnten markant rückläufig waren, etwa Vögel und Fledermäuse.
«Diese eindeutigen Resultate belegen eindrücklich, dass ein späterer Wiesenschnitt und das Anlegen von kleinen Rückzugsflächen eine grosse Bedeutung für den Erhalt der biologischen Vielfalt im Landwirtschaftsgebiet haben», meint Pierrick Buri vom Institut für Ökologie und Evolution, der die Studie im Rahmen seiner Doktorarbeit durchgeführt hat.
Derartig begrünte Wiesen liefern immer noch lebenswichtige Ressourcen wie Nektar und Pollen für Bienen zu einem Zeitpunkt, wenn diese Quellen andernorts weitgehend fehlen. Andererseits zeigten die Resultate, dass eine oftmals empfohlene Mähvariante wie eine Reduktion der Anzahl Schnitte auf maximal 2 pro Jahr mit einem Intervall von mindestens 8 Wochen zwischen zwei Mahden keinen positiven Effekt auf die Biodiversität hat.
Aufgrund dieser Befunde empfehlen die Forscher eine entsprechende Anpassung der Bewirtschaftungspraxis auf ÖAF und eine Koppelung der Subventionsvergabe an ein derart verändertes Mähregime. Ein Anteil der extensiv genutzten ÖAF-Wiesen des Schweizer Mittellandes sollte demnach nicht vor dem 15. Juli gemäht werden. Ausserdem müsste in Wiesen, die schon am 15. Juni erstmals geschnitten werden, ein ungemähter Rückzugsraum stehen bleiben, der mindestens 10 Prozent der Gesamtfläche umfasst. Der genaue Standort dieses «Refugiums» kann bei jedem weiteren Schnitt jeweils verändert werden.
«Mit diesen Veränderungen käme eine gewisse räumlich-zeitliche Heterogenität in unsere Kulturlandschaft zurück – dies als ein entscheidender Faktor für eine erhöhte Biodiversität», sagt Jean-Yves Humbert, Co-Leiter der Studie.
Abschliessend ist Projektleiter Prof. Arlettaz überzeugt: «Mit solchen einfach umsetzbaren Massnahmen wären die Millionen von Schweizer Franken, welche an die Landwirte in Form von Subventionen für den Erhalt einer qualitativ hochstehenden, an Naturelementen reichen Landschaft ausbezahlt werden, tatsächlich gewinnbringend investiert.»
Artikel:
• Buri, P., Humbert J.Y. & Arlettaz R.: Promoting pollinating insects in intensive agricultural matrices: field-scale experimental manipulation of hay-meadow mowing regimes and its effects on bees, 9. Januar 2014, PLOS ONE 9(1): e85635. doi:10.1371/journal.pone.0085635
• Buri, P., Arlettaz R. & Humbert J.Y.: Delaying mowing and leaving uncut refuges boosts orthopterans in extensively managed meadows: Evidence drawn from field-scale experimentation.10. Oktober 2013, Agriculture, Ecosystems and Environment 181:22-30. doi:org/10.1016/j.agee.2013.09.003

23.01.2014, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Neue Gene führen zur Arbeitsteilung in Insektenstaaten
Der Phänotyp von Arbeiterinnen geht auf neue Gene zurück – Ein Beitrag zum Verständnis der genetischen Basis von Kastenunterschieden bei sozialen Insekten
Neue Gene oder größere genetische Veränderungen spielen offenbar eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Ameisenstaaten mit ihren unterschiedlichen Kasten. Darauf deutet eine Untersuchung von Evolutionsbiologen an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) hin. Dr. Barbara Feldmeyer vom Institut für Zoologie und ihre Kollegen sind der Frage nachgegangen, wie es zur Ausprägung der sehr unterschiedlichen Kasten kommt. Ameisenstaaten bestehen in der Regel aus Königinnen und Arbeiterinnen, wobei Arbeiterinnen noch weiter differenziert sein können in Abhängigkeit von Tätigkeit in der Brutpflege, Futtersuche oder Nestverteidigung. Die Spezialisierung geht mit morphologischen und physiologischen Unterschieden einher: Königinnen, die ausschließlich für die Reproduktion zuständig sind, leben bis zu 30 Jahre im Vergleich zu der kurzen Lebensspanne der Arbeiterinnen von nur wenigen Monaten bis Jahren. Ein anderes Beispiel sind Ameisensoldaten: Sie können bis zu 100 Mal mehr wiegen als ihre Schwestern, die Brutpflege betreiben.
Die unterschiedliche Ausprägung von Königinnen und Arbeiterinnen erfolgt vor demselben genetischen Hintergrund. Die verschiedenen Phänotypen kommen durch unterschiedliche Fütterung der Weibchen in der Larvalphase zustande. Normalerweise ist die Königin in einem Nest das einzige fortpflanzungsfähige Individuum. Wird sie jedoch entfernt, entwickeln junge Brutpflege-Arbeiterinnen ihre Eierstöcke und beginnen mit der Fortpflanzung. Diese Eigenschaft haben sich die Mainzer Wissenschaftler zunutze gemacht und bei der Ameisenart Temnothorax longispinosus fruchtbare Brutpflege-Arbeiterinnen erzeugt. Sie verglichen diese fruchtbaren Brutpflege-Arbeiterinnen mit unfruchtbaren Brutpflegerinnen, mit Königinnen und mit futtersuchenden Arbeiterinnen, um festzustellen, welche Gene den gravierenden Unterschieden im Verhalten, in der Fertilität und der Langlebigkeit zugrunde liegen.
„Wir haben damit ein wunderbares Forschungsfeld für Polyphänismus, also die Situation, dass aus ein und demselben Genom verschiedene Phänotypen entstehen können, die sich in ihrer Morphologie, ihrem Verhalten und ihrer Lebensgeschichte unterscheiden“, erläutert Barbara Feldmeyer. Die RNA-Sequenzierung des Erbguts umfasste pro Probe bis zu 100 Millionen Reads, also kurze Sequenzabschnitte mit etwa 100 Basenpaaren. Es zeigte sich, dass die größten Unterschiede in der Genexpression zwischen der Königin und den Arbeiterinnenkasten bestehen, die kleinsten zwischen den unfruchtbaren Brutpflegerinnen und den futtersuchenden Arbeiterinnen. Die fruchtbaren Brutpflegerinnen nehmen eine Zwischenstellung zwischen der Königin und den unfruchtbaren Arbeiterinnen ein.
Bei der Ameisenkönigin werden viele kastenspezifische Gene exprimiert, von denen aus dem Vergleich mit anderen Arten bekannt ist, welche Funktion sie erfüllen. Dies ist bei den Arbeiterinnen nicht der Fall. Hier konnten knapp die Hälfte der charakteristischen Arbeiterinnengene mit keiner bekannten Funktion in Verbindung gebracht werden. „Entweder handelt es sich dabei um stark veränderte Gene oder um komplett neue entstandene Gene“, erklärt Feldmeyer. Dass bei Arbeiterinnen stärker abgeleitete Gene exprimiert werden, scheint angesichts der Evolution von staatenbildenden Insekten und der Entstehung von Arbeiterinnen aus Königinnen stimmig zu sein. Der Arbeiterinnenphänotyp geht also auf neue oder relativ stark veränderte Gene zurück, während bei Königinnen ein genetischer Bauplan umgesetzt wird, der mit den solitären Hautflüglern vergleichbar ist, von denen die Ameisen abstammen.
„Die Studie zur unterschiedlichen Genexpression bei Ameisenkasten zeigt, welchen Umbruch wir derzeit in der Biologie erleben“, erläutert Prof. Dr. Susanne Foitzik, Leiterin der Arbeitsgruppe Evolutionsbiologie in Mainz. Mit der RNA-Sequenzierung können die Wissenschaftler tiefgehende molekulare Informationen auch für Organismen erhalten, die nicht zu den klassischen Modellorganismen der Biologie zählen wie etwa die Taufliege Drosophila. „Jetzt können wir auch Arten untersuchen, die für ihre Komplexität im Sozialverhalten bekannt sind. Daneben erlauben Ameisen Einblicke in Gene, die der ungewöhnlichen Langlebigkeit und Fruchtbarkeit der Königinnen zugrunde liegen“, so Foitzik. Die Arbeitsgruppe wird auf diesem Gebiet in Zukunft weiter forschen, insbesondere im Rahmen eines neuen Forschungsschwerpunktes des Fachbereichs Biologie und des Instituts für Molekulare Biologie (IMB): Gene regulation in Evolution and Development (GeneRED).

24. Januar 2014, NABU
Fische fangen Rauchschwalben im vollen Flug
Hunderte Vögel im südafrikanischen Winterquartier erbeutet
In Afrikas Seen und großen Flüssen ist der Tigerfish oder Tigersalmler weit verbreitet. Hinsichtlich der Ernährung sind die bis zu einen Meter großen Fische wenig wählerisch. Verspeist wird alles, was vor die scharfen Zähne kommt, in der Regel Fische und Krustentiere. Erstmals wurde nun nachgewiesen und im Film festgehalten, dass zur Beute des Tigersalmlers auch über das Wasser fliegende Rauchschwalben gehören.
Ein Wissenschaftlerteam der North-West University im südafrikanischen Potchefstroom machte die Beobachtungen an einem Stausee im Mapungubwe-Nationalpark, gelegen im Länderdreieck zu Botswana und Zimbabwe. „Der ganze Vorgang, aus dem Wasser springen und im Flug die Schwalbe fangen, geht unglaublich schnell“, so der Biologe Nico Smit gegenüber dem Magazin „Nature“. „Als wir das zum ersten Mal sahen, brauchten wir eine Weile, um zu verstehen, was sich da gerade abgespielt hatte.“
Gerüchte um im Flug Vögel erbeutende Fische gibt es in Afrika schon länger. Auch ist es nicht ungewöhnlich, dass Fische, wie etwa unser heimischer Hecht, auf dem Wasser schwimmende Vögel erbeuten. Der Nachweis, dass Süßwasserfische Vögel tatsächlich aus dem Flug heraus erbeuten, ist aber nun zum ersten Mal erbracht.
Die Wissenschaftler konnten zudem zeigen, dass es sich nicht etwa um ein einmaliges Ereignis handelt. Innerhalb von zwei Wochen wurden rund 300 erfolgreiche Fangversuche dokumentiert, also 20 pro Tag. Die Tigersalmler lauern den Schwalben auf und schießen dann aus dem Wasser. Sie müssen dabei sowohl die Fluggeschwindigkeit der Vögel berücksichtigen wie auch die Lichtbrechung zwischen Wasser und Luft.
Tigersalmler halten sich normalerweise in dicht bewachsenen Uferbereichen auf, die ihnen Schutz vor Fressfeinden bieten. Im offenen Wasser nutzen sie die tieferen Wasserschichten. Dicht unter der Oberfläche dagegen sind die Fische leichte Beute für Adler. Die für die Salmler riskante Schwalbenjagd ist daher möglicherweise ein Zeichen dafür, dass die „konventionellen“ Nahrungsquellen im Stausee erschöpft sind.

O’Brien, G. C., Jacobs, F., Evans, S. W. and Smit, N. J. (2014), First observation of African tigerfish Hydrocynus vittatus predating on barn swallows Hirundo rustica in flight. Journal of Fish Biology, 84: 263–266. doi: 10.1111/jfb.12278

24.01.2014, Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie
Farbe ist Trumpf – Bunte Guppy-Männchen haben die besten Chancen bei der Fortpflanzung
Bei Aquarianern sind Guppys aufgrund ihrer schönen Farben schon lange beliebt. Doch auch Biologen des Max-Planck-Instituts für Entwicklungsbiologie und des Bioscience and Biotechnology Centers der Universität Nagoya in Japan haben ein Auge auf die quirligen und farbenprächtigen Fische geworfen. Das Team um die Doktorandin Verena Kottler, Professor Christine Dreyer und Professor Detlef Weigel konzentrierte sich in ihrer jüngsten Arbeit auf die Struktur der bunten Flecken. Die Arbeit wurde am Mittwoch, den 22. Januar 2014, im Journal PLOS ONE veröffentlicht.
Während Guppy-Weibchen durch ein unauffälliges Netzmuster getarnt sind, kommen die Männchen in einer schillernden und höchst auffälligen Farbenpracht daher. In vielen Studien wurde bereits das Verhalten der Tiere zueinander und in Bezug auf ihre Umwelt erforscht. Dabei haben Forscher herausgefunden, dass Guppy-Weibchen sich am liebsten mit bunten Männchen paaren, die viele und große orangefarbene Pigmentflecken aufweisen.
Guppys (Poecilia reticulata) sind lebend gebärende Süßwasserfische, die aus dem Nordosten Südamerikas stammen. „Mittlerweile kommen sie jedoch weltweit vor,“ erläutert Verena Kottler, „weil man sie zur Moskitobekämpfung eingesetzt hat.“ Auf der Karibikinsel Trinidad wurden die Fische besonders ausführlich untersucht, denn dort konnten sich durch Anpassung an sehr unterschiedliche Flussbiotope viele natürliche Variationen bezüglich Verhalten, Farbe und Gestalt herausbilden. Während sich der Zebrafisch (Danio rerio) besonders zur Untersuchung der Frühentwicklung eignet, gilt der Guppy schon seit Beginn des 20. Jahrhunderts als Beispiel für natürliche Variation, da jedes Guppy-Männchen in der Natur ein individuelles Farbmuster besitzt.
In Trinidad leben Guppys in unterschiedlichen Lebensräumen, die sich in der Anzahl und den Arten von Raubfischen unterscheiden. Sind nur wenige Raubfische vorhanden, werden die Guppys spät geschlechtsreif und bekommen weniger Junge. Außerdem sind die Männchen insgesamt farbenfroher, da die Weibchen sich von besonders bunten Männchen beeindrucken lassen. Bunte Männchen haben deshalb die meisten Nachkommen. Sind jedoch große Raubfische vorhanden, so sind die Männchen weniger farbenfroh, da bunte Männchen von den Räubern leichter gesehen werden und deshalb eine geringere Überlebenschance haben. Der Guppy ist aus diesem Grund eine Tierart, an der man Evolution unmittelbar in der Natur beobachten kann.
Für Verena Kottler und ihr Team stellte sich die Frage, aus welchen Pigmentzell-Typen die Flecken männlicher Guppys aufgebaut sind. Nur dann ist es möglich, die Genetik, die den Farben zugrunde liegt zu verstehen. „Über das Verhalten der Tiere und die Ökologie weiß man mittlerweile schon sehr viel, aber die zugrundeliegenden genetischen Faktoren wurden bislang kaum untersucht,“ betont die Wissenschaftlerin. Für ihre Arbeit untersuchten die Forscher Farbmuster auf dem Körper und den Flossen von Guppy-Männchen der Sorten Cumaná, Quare6 und Maculatus. Cumaná-Guppys stammen aus Venezuela. Quare6-Guppys sind Nachkommen von Fischen aus dem Fluss Quare auf Trinidad, und die Sorte Maculatus ist von Wissenschaftlern und Hobbyaquarianern in Gefangenschaft gezüchtet worden. Die Forscher fokussierten sich bei ihren Versuchen auf die zentralen orangefarbenen und schwarzen Flecken, die sich nahe des Gonopodiums, des Begattungsorgans, befinden, da diese beiden Flecken bei allen Männchen gleichermaßen vorhanden sind.
Bei den Untersuchungen identifizierte das Team drei verschiedene Pigmentzelltypen und fand heraus, dass mindestens zwei davon zu jedem der unterschiedlichen Farbflecken beitrugen. Dies deutet darauf hin, dass möglicherweise Interaktionen zwischen den verschiedenen Pigmentzelltypen notwenig sind, um das Farbmuster der Guppy-Männchen zu bilden. Zudem zeigte sich, dass zwei Pigmentzellschichten, eine in der Dermis (obere Hautschicht) und eine andere in der Hypodermis (Unterhautschicht) für die Farbgebung der Fische verantwortlich waren. Interessanterweise fanden die Forscher heraus, dass die Pigmentzellverteilung innerhalb der orangefarbenen und schwarzen Flecken bei allen drei untersuchten Stämmen sehr ähnlich waren, obwohl die Cumaná- und Quare6-Guppys aus geografisch weit auseinander liegenden Populationen stammen, die vermutlich vor fast einer Millionen Jahre getrennt wurden. Dies legt nahe, dass stark konservierte genetische Faktoren die Anordnung der Pigmentzellen in diesen Fischen steuern.

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