Neues aus Wissenschaft und Naturschutz

27.01.2014, Universität Wien
Wir haben vier Gliedmaßen, weil wir einen Bauch haben
Heute steht fest, dass alle Wirbeltiere, die über einen Kiefer verfügen, auch vier Flossen oder Gliedmaßen haben – ein Paar vorne und eines hinten. Das war nicht immer so: Im Laufe der Evolution hat sich die Anordnung von Flossen, Flügeln, Armen und Beinen verändert. Trotzdem gaben sich bereits unsere frühesten Vorfahren mit der gleichbleibenden Anordnung von zwei Paar Gliedmaßen zufrieden: Warum? Weil wir einen Bauch haben! Ein Forschungsteam der Universität Wien und des Konrad-Lorenz-Instituts stellt zu dieser Fragestellung eine neue Studie in der internationalen Zeitschrift „Evolution & Development“ vor.
Wie bei vielen ungeklärten Fragen in der Evolutionsbiologie entstanden im Laufe der Zeit mehrere hypothetische Modelle, um den Ursprung der paarigen Gliedmaßen bei den Kiefermäulern – im Fachjargon Gnathostomata – zu erklären. Unter Kiefermäuler versteht man alle Tiere mit Rückgrat und Kiefer, sowohl die lebenden als auch die ausgestorbenen. „Ausgenommen davon sind jedoch Neunaugen und Schleimaale. Obwohl diese beiden Fischarten weder über Kiefer noch paarige Flossen verfügen, sind bei ihnen vom Rücken bis zum Schwanz entlang der Mittellinie Rückenflossen vorhanden“, sagt Brian Metscher vom Department für Theoretische Biologie der Universität Wien. Jeder Erklärungsansatz, warum das so ist, muss nicht nur die fossilen Belege berücksichtigen, sondern auch die Feinheiten der frühen Entwicklung von Flossen und Gliedmaßen.
Gliedmaßen am Anfang und Ende der embryonalen Körperhöhle
„Wir haben uns für unsere Untersuchung auf zahlreiche Arbeiten der molekularen Embryologie sowie auf Forschungsergebnisse aus der Paläontologie und der klassischen Morphologie gestützt. Es ging uns darum, zu erklären, wieso der Wirbeltier-Embryo Gliedmaßen-Ansätze an jeder Seite bildet, und zwar jeweils ein Paar am Anfang und am Ende der Körperhöhle“, erklärt Laura Nuño de la Rosa, Hauptautorin der Studie und Postdoktorandin am Konrad-Lorenz-Institut in Altenberg.
Embryo teilt sich in drei Zellschichten
Das neue Modell enthält frühere Forschungsergebnisse – beruhend auf Genexpression und der Interaktionen zwischen verschiedenen Geweben, aus denen sich ein Wirbeltierembryo entwickelt. In den ersten Wochen seiner Entwicklung trennt sich ein Embryo in drei Zellschichten: Das obere oder erste Keimblatt des Embryoblasten (Ektoderm) – die außen liegende Zellschicht, aus der Haut und Nervensystem entstehen, das innere Keimblatt (Endoderm), das später den Verdauungstrakt bildet, und das mittlere Keimblatt (Mesoderm), das für Muskeln, Knochen und andere Organe verantwortlich ist. Das frühe Mesoderm spaltet sich wiederum in zwei Schichten, wobei die eine Schicht das Innere der Körperhöhle abdichtet und die andere die Außenseite des Darms bildet.
Entwicklung des komplexen Verdauungstrakts verdrängt Gliedmaßen
„Wir konnten herausfinden, dass sich Flossen oder Gliedmaßen nur an jenen Stellen entwickeln, wo die beiden mesodermalen Schichten ausreichend voneinander getrennt sind und wo sie mit ektodermalen Gewebe interagieren können. Und das ist an den beiden Enden des Darms – beim Mund und beim After – der Fall. Dazwischen ist für die Entwicklung von Flossen oder Gliedmaßen kein Platz, denn die beiden mesodermalen Schichten verlaufen extrem dicht nebeneinander, da ist nur eine ganz schmale Trennungslinie vorhanden. Wir denken, dass diese beiden Schichten bei der Darm-Entwicklung sogar zusammenspielen“, erklärt Brian Metscher, Theoretischer Biologe an der Universität Wien.
Nach dem hinteren Ende des Verdauungstraktes, der Analöffnung, treffen die mesodermalen Schichten beim Schwanzansatz zusammen, und dort, wo sich die Körperwand schließt, kann sich eine einzige mittlere Flosse bilden. Vorne in der Mitte, entlang des sich entwickelnden Darms kann sich die Körperwand nicht vollständig schließen. Deshalb entstehen gepaarte Ansätze für Flossen oder Gliedmaßen links und rechts der Mittellinie anstelle der mittleren Flosse. „Wir verfügen also über vier Gliedmaßen, weil wir einen Bauch haben“, ist sich Postdoc Laura Nuño de la Rosa sicher.
Vorliegende Studie ist Modell für weitere Forschung
Die aktuell vorliegende Arbeit ist ein Beitrag zur laufenden Diskussion über die Entwicklung der verschiedenen embryonalen Schichten und Strukturen sowie über neue Ansätze in der Evolutionstheorie. Um Entwicklung und Evolution wirklich erfassen zu können, ist es wichtig, die embryonale Zellstrukturierung und die Wechselwirkungen der einzelnen Zellschichten zu verstehen – es genügt nicht, nur die Gene zu entschlüsseln. „Die wichtigste Funktion eines solchen Modells ist es, einen folgerichtigen Rahmen zu schaffen – für weitere spezifische, darauf aufbauende Hypothesen, die dann mit molekularen und anderen Labormethoden getestet werden können“, sagt Brian Metscher abschließend.
Publikation:
Laura Nuño de la Rosa, Gerd B. Müller, Brian D. Metscher: The Lateral Mesodermal Divide: An Epigenetic Model of the Origin of Paired Fins. Evolution & Development, January 2014, 38-48.
DOI: 10.1111/ede.12061
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ede.12061/full

27.01.2014,Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Sachsen ist Brutgebiet für rund 200 Vogelarten
Neu: Atlas der Brutvögel in Sachsen veröffentlicht
Dresden (agrar-PR) – Vögel sind wie kaum eine andere Organismengruppe gute Indikatoren zur Bewertung des Zustands von Landschafts- und Ökosystemen. Bezogen auf die Brutvogelwelt verfügt Sachsen über eine einzigartige Datengrundlage aus drei vergleichbaren landesweiten Kartierungen in einem Zeitraum von über dreißig Jahren: die erste 1978-1982, die zweite von 1993-1996 und die jüngste von 2004-2007.
Mit dem neuen Atlas der „Brutvögel in Sachsen“ bündelt das Sächsische Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) die Ergebnisse und zieht anhand der Veränderungen von Häufigkeit und Verbreitung der einzelnen Arten – zum Guten wie zum Schlechten – Bilanz und bewertet die Situation.
Beschrieben werden Verbreitung, Lebensraum, Brutbiologie, Bestand und Bestandsentwicklung sowie Gefährdung und Schutz von 213 aktuellen und ehemals in Sachsen vorkommenden Brutvogelarten: für 177 Arten ausführlich mit Text, Grafiken, Karten und Bildern. 19 sehr seltene Brutvögel oder auch Brutgäste, wie der über vier Jahre in der Sächsischen Schweiz brütende Würgfalke, werden mit einer Kurzdarstellung bedacht. Ebenso ehemals vorkommende, teilweise auch ausgestorbene Arten, wie Auerhuhn und Großtrappe. Die Ergebnisse wurden außerdem landesweit und naturräumlich zusammengefasst. Sie sind von Art zu Art sehr unterschiedlich und hängen von einer Reihe von Faktoren ab. Unter anderem von der Art und Weise der Landnutzung und damit verbundener Lebensraumveränderung.
So seien beispielsweise bei einer Reihe von Brutvogelarten, die an Gewässer gebunden sind, positive Trends feststellbar: Wasseramsel und Eisvogel profitieren vom Rückgang der Gewässerverunreinigung, Schwarzkopf- oder Heringsmöwe von der Zunahme der Standgewässer wie Speicherbecken und Bergbaurestseen. Als Beispiele für den Erfolg konsequenter Schutzmaßnahmen stünden Seeadler und Kranich.
Arten in der Agrarlandschaft, wie Kiebitz und Rebhuhn, bleiben Sorgenkinder. In diesem Lebensraum ist der Anteil gefährdeter Brutvogelarten besonders hoch. Prekär ist die Situation auch bei Auerhuhn (ausgestorben) und Birkhuhn (unmittelbar vom Aussterben bedroht), beides waldbewohnende Arten. Vergleichsweise gering ist der Anteil gefährdeter Arten in und um Siedlungen (Städte u. Dörfer).
Bezogen auf alle aktuell vorkommenden Brutvogelarten in Sachsen gelten 42,3 Prozent als gefährdet und stehen auf der Roten Liste der „Wirbeltiere in Sachsen“.
Das in mehrjähriger Gemeinschaftsarbeit entstandene Buch ist eine umfassende Informationsquelle für alle im Natur- und Vogelschutz tätigen Personen, Verbände, Behörden und viele weitere Einrichtungen. Nicht zuletzt ist es ein spannendes Nachschlagewerk für Naturfreunde und Vogelliebhaber.
Den Auswertungen liegen über 1,5 Millionen Beobachtungen zugrunde, die von mehr als 800 ehrenamtlichen Freizeitornithologen in den zurückliegenden 30 Jahren zusammengetragen worden sind. Das sei nicht nur eine Mammutarbeit gewesen, sondern auch beispielgebend in Sachsen, hob Landesamtspräsident Norbert Eichkorn heute bei der Präsentation der Ergebnisse und des Buches hervor. Kein anderes Projekt in vergleichbaren Fachdisziplinen habe jemals mehr ehrenamtliche Mitarbeiter gebunden wie dieses.
„Ich danke an dieser Stelle ausdrücklich allen Mitwirkenden für ihre geleistete Arbeit“, sagte der Präsident.
„Möge der Atlas der „Brutvögel in Sachsen“ nicht nur das Interesse für die Vogelwelt sowie das Engagement für ihren Schutz weiter stärken, sondern auch als Lohn für die Freizeitforschung der Ornithologen gesehen werden.“, so Eichkorn weiter. Das über 600 Seiten umfassende Werk mit dem Titel „Brutvögel in Sachsen“ kann ab sofort über den Broschürenversand der Sächsischen Staatsregierung bezogen werden: Hammerweg 30, 01127 Dresden , mailto:publikationen@sachsen.de
Es kostet 35 Euro (reine Schutzgebühr).
Für Internetnutzer steht der Brutvogelatlas kostenlos zur Einsicht und zum Download bereit: http://www.publikationen.sachsen.de

28.01.2014, GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
Evolutionäre Anpassung könnte die Reaktionen von Meereslebewesen auf Ozeanversauerung verändern
Die evolutionäre Anpassung an Ozeanversauerung spielt eine entscheidende Rolle für die Zukunft mariner Ökosysteme und muss bei der Erstellung von Prognosen stärker berücksichtigt werden. Zu diesem Ergebnis kommt ein Team von Wissenschaftlern aus Kanada, Australien, den Vereinigten Staaten, Großbritannien, Schweden und Deutschland in einer Studie, die diese Woche im internationalen Fachmagazin „Trends in Ecology and Evolution“ (TREE) erscheint.
Veränderte Lebensbedingungen, die durch den Klimawandel oder die Versauerung der Ozeane – ein Absinken des pH-Werts durch die Aufnahme von menschengemachtem Kohlendioxid aus der Atmosphäre – hervorgerufen werden, stellen eine ernsthafte Bedrohung für Lebewesen im Meer dar. Um in einer neuen Umgebung zu überleben, können sich Tiere und Pflanzen akklimatisieren oder anpassen. „Akklimatisierung“ bezeichnet Veränderungen in Physiologie, Morphologie oder Verhalten, die nicht in den genetischen Code eingehen. „Anpassung“ umfasst vererbbare genetische Modifikationen, die die Chance der Nachkommen erhöhen, neue Lebensumstände zu verkraften. Wissenschaftler aus sechs in der Erforschung der Ozeanversauerung führenden Institutionen fassen den aktuellen Kenntnisstand über die Evolution in den Ozeanen zusammen: Welche Arten können sich wahrscheinlich anpassen? Wie wirkt sich ihre adaptive Evolution auf Wechselwirkungen im marinen Ökosystem aus? Beeinflussen diese Reaktionen wichtige Dienstleistungen des Ozeans wie die Kohlenstoffspeicherung oder Lebensmittelversorgung?
„Die Ozeanversauerung wird Meeresökosysteme definitiv verändern. Um die Entwicklung besser einschätzen zu können, müssen wir verstehen, wie sich Populationen im Laufe der Zeit an den Wandel anpassen. Denn wenn sich Organismen anpassen, könnten ihre Reaktionen auf Ozeanversauerung in Zukunft anders ausfallen als wir es heute beobachten“, erklärt Prof. Thorsten Reusch. Der Evolutionsbiologe am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel hat gemeinsam mit Experten aus Kanada, Australien, den Vereinigten Staaten, Großbritannien und Schweden frühere Studien kritisch überprüft und Ratschläge für zukünftige Untersuchungen gegeben. „Obwohl Charles Darwin seine Theorie der evolutionären Anpassung vor mehr als 150 Jahren dargelegt hat, ist dieser Aspekt in der Erforschung des Ozeanwandels lange vernachlässigt worden.“
Beweise für evolutionäre Anpassung an Ozeanversauerung ergeben sich hauptsächlich aus zwei Ansätzen: In Evolutionsexperimenten setzen Wissenschaftler Organismen neuerdings über mehrere Generationen hinweg Bedingungen aus, die für die Zukunft erwartet werden. So können sie testen, ob evolutionäre Reaktionen stattfinden. Solche Experimente lassen sich nur mit Arten durchführen, die sich relativ schnell vermehren, beispielsweise mit einzelligem Phytoplankton. Eines der auffälligsten Ergebnisse aus derartigen Laborversuchen war, dass kalkbildende Algen, deren Wachstum und Karbonat-Produktion zunächst unter Ozeanversauerung leidet, ihre Funktionen via Evolution teilweise wieder herstellen können.
Um das evolutionäre Potenzial von vielzelligen Organismen mit Generationszeiten von einem Jahr oder länger zu abschätzen, empfehlen die Autoren, die bereits vorhandene Vielfalt der vererbbaren Reaktionen auf Ozeanversauerung zu erfassen. „Wenn manche Individuen besser mit einem niedrigen pH-Wert zurecht kommen als andere, müssen wir wissen, wie effizient diese Fähigkeit an Nachkommen weitergegeben werden und wie schnell sich dieses Merkmal in einer Population verbreiten kann“, erklärt Dr. Jennifer Sunday, Post Doctoral Research Fellow an der Universität von British Columbia in Kanada. Die Studie fasst neueste Erkenntnisse zusammen, nach denen eine große genetische Variation für die Toleranz eines zukünftigen Säuregehalts existiert und dass sich viele Fische und wirbellose Tierarten durch natürliche Selektion anpassen können. In Zukunft könnten weitere systematische Untersuchungen zeigen, welche Arten sich am schnellsten anpassen können und ob dies schnell genug funktioniert, um eine Art vor dem Aussterben zu bewahren.
„Die Auswirkungen auf eine einzelne Art zu verstehen, ist allerdings nur die halbe Miete“, urteilt Dr. Piero Calosi, Dozent an der School of Marine Science and Engineering an der Universität Plymouth. „Wir müssen mehr über das evolutionäre Potential von Organismen herausfinden und verstehen, was der Preis dafür ist. Es ist möglich, dass andere Funktionen wie Wachstum, Fortpflanzung oder Lebensdauer abnehmen, wenn die Toleranz steigt.“ Das Team von Wissenschaftlern stellte auch fest, dass Organismen verschiedene Entwicklungsstadien durchlaufen, in denen sie unterschiedlich auf eine sich verändernde Umwelt reagieren. Sie interagieren in komplexen Gemeinschaften und werden durch eine Kombination von Stressfaktoren beeinflusst.
Da das evolutionäre Potenzial nicht für alle Arten beurteilt werden kann, müssen sich künftige Arbeiten strategisch auf die ökologisch oder wirtschaftlich wichtigsten oder auf diejenigen konzentrieren, die sich am besten für Modellrechnungen eignen, rät das internationale Experten-Team. Dr. Sam Dupont von der Universität Göteborg: „All dies ist keineswegs trivial. Aber wir haben gute Beispiele gefunden, die zeigen, dass die Anpassung nicht nur grundsätzlich möglich ist – wir sind jetzt auch bereit, den Prozess tiefergehend zu analysieren.“
Originalveröffentlichung:
Jennifer M. Sunday, Piero Calosi, Sam Dupont, Philip L. Munday, Jonathon H. Stillman, Thorsten B.H. Reusch: Evolution in an acidifying ocean. Trends in Ecology & Evolution. doi: 10.1016/j.tree.2013.11.001

28.01.2014, Ministerium für Umwelt, Landwirtschaft, Ernährung, Weinbau und Forsten Rheinland-Pfalz
Westwall: Mahnmal und Schutz für Wildkatze und Fledermaus/ Landesregierung bringt Westwall-Stiftung auf den Weg
Mainz (agrar-PR) – „Die Ruinen des Westwalls sind vor allem ein Mahnmal, das an die verbrecherische Politik der Nationalsozialisten erinnert. Die Landesregierung hat sich das Ziel gesetzt, die Ruinen als Zeitzeugnis für nachkommende Generationen zu erhalten und gleichzeitig als einen einzigartigen Rückzugsraum für seltene Arten zu sichern. Dieses lange, grüne Band bildet zudem einen wertvollen Biotopverbund“, erklärte Umweltministerin Ulrike Höfken. Gemeinsam mit Finanzstaatssekretär Salvatore Barbaro stellte sie heute in einer Pressekonferenz den Gesetzentwurf zur Gründung der Stiftung „Grüner Wall im Westen“ vor. „Rheinland-Pfalz wird die Ruinen im Oktober vom Bund übernehmen und hat sich damit verpflichtet, die Anlagen zu sichern. Aufgabe der Stiftung wird es darüber hinaus sein, Naturschutzmaßnahmen zu entwickeln sowie Denkmalschutz und friedenspolitische Initiativen zu ermöglichen“, erläuterte Barbaro.
Die ehemals etwa 9000 in Rheinland-Pfalz vorhandenen Bunkerruinen, Höckerhindernisse und sonstigen Anlagen des ehemaligen Westwalls, von denen ein großer Teil bereits in der Vergangenheit zertrümmert und übererdet wurde, ziehen sich entlang der Westgrenze des Landes. Insgesamt verlief der Westwall über 630 Kilometer von der niederländischen bis zur Schweizer Grenze. Die Natur hat sich die noch vorhandenen Ruinen nach und nach zurückerobert. Sie sind in den vergangenen Jahrzehnten zu wichtigen Lebensräumen für zahlreiche besonders geschützte Tier- und Pflanzenarten wie die Wildkatze, Fledermäuse, Amphibien, kalkliebende Moose und Farne geworden. „Wie auf einer Perlenschnur aufgereiht bilden die Ruinen eine Kette kleiner Biotopinseln, die die Landschaft durchzieht und Gewässer, Wälder und Wiesen miteinander verbindet. Der ehemalige Westwall führt so die Landschaftsräume wie mit einem grünen Band zu zusammen“, machte Höfken die Bedeutung der Ruinen für den Artenschutz deutlich.
„Die Stiftung wird mit dem Stiftungsvermögen die Anlagen sichern, damit diese erhalten bleiben und von ihnen keine Gefahr ausgeht“, so Barbaro. Die 25 Millionen Euro, die das Land im Zuge der Übernahme vom Bund bekommt, seien dafür eine gute Grundlage. Aufgabe der Stiftung sei es darüber hinaus, Mittel für Naturschutz, politische Bildung und Denkmalschutz einzuwerben. Im Vorstand der Stiftung seien die dafür zuständigen Fachministerien vertreten, externe Experten können berufen werden. Ein Kuratorium mit Vertretern von Verbänden, Initiativen und Einrichtungen des Naturschutzes, Denkmalschutzes, der politischen Bildung und gegebenenfalls weitere Akteure solle beratend zur Verfügung stehen. Im weiteren Gesetzgebungsverfahren werden nun zunächst die Verbände beteiligt. Ziel sei es, dass die Stiftung zum 1. Oktober 2014 ihre Arbeit aufnehmen kann, ergänzte Höfken.
Die Ministerin bedankte sich beim Umweltverband BUND, der den Westwall mit seinem Projekt „Grüner Wall im Westen“ in den Blickpunkt gerückt habe. „Die Ergebnisse des Projekts des BUND stellen eine wichtige Grundlage für die Arbeit der künftigen Stiftung dar. Ich bin daher froh, dass wir den BUND und weitere Akteure für die Mitarbeit an der neuen Stiftung gewinnen konnten. Gemeinsam werden wir eine Konzeption für die Anlagen entwickeln, die der historischen Sensibilität und den ökologischen Interessen Rechnung trägt“, so Höfken. (mulewf-rlp)

29.01.2014, Forschungsverbund Berlin e.V.
Erster globaler Atlas der Biodiversität in Binnengewässern online
Am 29. Januar wird der erste Online-Atlas zur Biodiversität in Flüssen, Seen und Feuchtgebieten veröffentlicht. Unter Federführung des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) wurde in enger Zusammenarbeit von zwölf internationalen Forschungsinstitutionen und zahlreichen NGOs eine wissenschaftliche Informationsplattform geschaffen, um den Schutz und das Management von Binnengewässern nachhaltig zu unterstützen. Der Atlas ist frei verfügbar und wird der Öffentlichkeit im Rahmen des „Water Lives Symposiums“ in Brüssel präsentiert, wo Wissenschaftler und politische Entscheidungsträger gemeinsam über den Erhalt der Biodiversität in Süßgewässern diskutieren.
Binnengewässer zählen zu den artenreichsten Lebensräumen weltweit. Obwohl sie weniger als ein Prozent der Erdoberfläche bedecken, beherbergen sie 35 Prozent aller Wirbeltierarten. Zugleich nimmt die biologische Vielfalt in Flüssen, Seen und Feuchtgebieten viel stärker ab als im Meer oder an Land. Der Politik kommt deshalb die wichtige Aufgabe zu, den Erhalt der Binnengewässer als Ökosysteme mit dem steigenden Wasserbedarf der Energie-, Lebensmittel- und Entsorgungsindustrie zu vereinbaren.
Mit dem globalen Atlas zur biologischen Vielfalt stehen nun verlässliche und empirisch belegte Entscheidungshilfen zur Verfügung. Interessenten aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft erhalten erstmals einen freien, online verfügbaren und interaktiven Zugang zu geografischen Schlüsselinformationen sowie zu Daten über Lebensräume und die aquatische Artenvielfalt.
Der Online-Atlas verfügt über eine buchähnliche Struktur, welche die Suche in den vier Kapiteln „Status und Prognose der aquatischen Biodiversität“, „Wasserressourcen und Ökosysteme“, „Belastungen von Binnengewässern“ und „Erhalt und Management der Gewässer“ erleichtert. Alle Karten werden durch profunde Hintergrundinformationen ergänzt. Die interaktive Kartenoberfläche ist sehr benutzerfreundlich gestaltet und ermöglicht einen schnellen Wechsel zwischen Karten, Navigation, Zoom und weiterführenden Informationen. Anders als ein gedruckter Atlas kann der Online-Atlas jederzeit erweitert und aktualisiert werden, sobald neue Daten oder Karten verfügbar sind.
Der Atlas wird im Rahmen des Projektes BioFresh erarbeitet, das vom Berliner Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) koordiniert wird. In diesem von der Europäischen Union finanzierten Projekt werden alle verfügbaren Daten über das Leben in unseren Flüssen und Seen gesammelt, um nachhaltige Lösungsansätze für den Schutz und das Management von Binnengewässern entwickeln zu können.
Die beteiligten Wissenschaftler stammen aus zwölf europäischen Forschungsinstituten und werden bei der Entwicklung des Atlas aktiv von internationalen Organisationen unterstützt. Hierzu zählen das GEO Biodiversity Observation Network, die Welt-Naturschutzunion (IUCN), das Global Water System Project (GWSP), Conservation International (CI), Wetlands International, The Nature Conservancy (TNC) und der World Wildlife Fund (WWF).
„Dieser Atlas stellt eine unschätzbar wichtige Grundlage dar, um Prioritäten im Management der Gewässer und zum Schutz ihrer einzigartigen Biodiversität zu setzen. So erfordert der globale Boom im Ausbau der Wasserkraft dringend zuverlässige Daten, um ökologisch und sozial verträgliche Lösungen für die Nutzung von Gewässern zu entwickeln“, sagt Prof. Klement Tockner, Direktor des IGB und Koordinator des Forschungsprojektes BioFresh.
Weitere Stimmen:
Vanessa Bremerich, Entwicklerin des Atlas am Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB), Berlin
„Der Atlas ist ein wichtiges Visualisierungsinstrument, was den Zugang zu Informationen erleichtert und die Verfügbarkeit von wissenschaftlichen Ergebnissen auf dem Feld der aquatischen Biodiversität erhöht.“
Dr. Will Darwall, Vorsitzender der Gruppe für aquatische Biodiversität der Welt-Naturschutzunion (IUCN), Cambridge
„Der Atlas ist für NGOs, politische Entscheidungsträger und Naturschützer von unschätzbarem Wert. Er hilft dabei, Kernzonen aquatischer Biodiversität zu identifizieren, Schutzzonen zu entwickeln, die negative Effekte von Landnutzungen wie Dämmen zu minimieren und damit letztendlich auch Naturschutzziele zu erreichen.“
Zum IGB:
Das Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) ist das bundesweit größte Forschungszentrum für Binnengewässer. Es gehört zum Forschungsverbund Berlin e.V., einem Zusammenschluss von acht natur-, lebens- und umweltwissenschaftlichen Instituten in Berlin. Die vielfach ausgezeichneten Einrichtungen sind Mitglieder der Leibniz-Gemeinschaft. www.igb-berlin.de

29.01.2014, Deutsche Wildtier Stiftung
Frost-Alarm! Was macht ein Maulwurf, wenn es friert?
Deutsche Wildtier Stiftung: Erdbewohner überleben auch bei Bodenfrost!
Bei Bodenfrost bleiben Erd- und Bauarbeiten oft liegen: Für die Bauarbeiter gibt es dann im Winter Schlechtwettergeld! Auch der Maulwurf stößt bei Bodenfrost in oberen Erdschichten schnell an seine eisige Grenze. Doch der tierische Profi in punkto Erdarbeiten hat eine Lösung parat: Er gräbt sich einfach in tiefere Schichten vor.
Während er bei normalen Bodenverhältnissen seine Gänge in zehn bis 20 cm Tiefe anlegt, verlagert er seine Bautätigkeiten bei Frost in Bereiche zwischen 50 bis 60 cm. So tief dringt der Frost nicht vor.
Das agile, aber nahezu blinde Säugetier verlangsamt bei Kälte zwar seine Aktivität, senkt Atemfrequenz und Körpertemperatur, aber einen klassischen Winterschlaf hält der Maulwurf nicht. „Er spart lediglich Energie, denn im Winter muss er mit seinen Vorräten sorgsam umgehen“, sagt Eva Goris, Pressesprecherin der Deutschen Wildtier Stiftung. In der eigens angelegten Nahrungskammer hat er lebende Regenwürmer und andere Bodenbewohner gehortet. Damit seine Hauptspeise schön frisch bleibt, wurden die Würmer vom Maulwurf mit einem Biss in den vorderen Abschnitt des Körpers „gelähmt“. „Bewegungsunfähig liegen sie in seiner Speisekammer, bis sie gefressen werden“, so Goris.
Bei Bodenfrost verkriechen sich auch Regenwürmer normalerweise tief in die Erde, um frostfreie Schichten zu erreichen. Dort fallen sie dann häufig in eine Art Kältestarre. „Für den Maulwurf ist diese tierische Tiefkühlkost neben den eingelagerten Würmern ein willkommener Happen“, sagt Goris.

29.01.2014, Universität Zürich
Zebrafische nutzen Sonnenschutz auch zur Tarnung
Zebrafisch-Embryonen tarnen sich vor Fressfeinden, indem sie sich an den Untergrund anpassen. Neurobiologen der Universität Zürich haben nun herausgefunden, dass sich dieser Tarnmechanismus ursprünglich als Sonnenschutz entwickelt hat, um die Fische im Embryonalstadium vor kurzwelliger Sonnenstrahlung zu schützen, da diese das Erbgut in den Zellen schädigen kann.
Für tagaktive Tiere wie Zebrafisch-Embryonen, die in seichten Tümpeln in den Reisfeldern Indiens heranwachsen und beinahe durchsichtig sind, stellt die Sonnenexposition ein besonderes Problem dar. Denn kurzwelliges Licht – die ultraviolette Strahlung – besitzt eine hohe Energie und schädigt so das Erbgut. Die Neurobiologen Stephan Neuhauss und Kaspar Müller vom Institut für Molekulare Biologie der Universität Zürich wollten daher herausfinden, mit welchem Mechanismen und ab welchem Entwicklungsstadium Zebrafisch-Embryonen ihr Erbgut vor der aggressiven UV-Strahlung schützen. Wie die beiden Wissenschaftler nun in ihrem kürzlich im Wissenschaftsmagazin PLOS ONE veröffentlichten Artikel zeigen können, wird der Sonnenschutz-Mechanismus in zweiter Linie auch für Tarnzwecke genutzt.
Sonnenschutz schon ab dem zweiten Tag
Für ihre Studie untersuchten die Wissenschaftler die Embryonen von Zebrafischen. Deren Hautzellen besitzen bereits am zweiten Tag nach der Befruchtung – also noch vor der Entwicklung der Augen – als Melanosome bezeichnete Pigmente. «Bei geringer Sonneneinstrahlung konzentrieren sich die Pigmente im Zentrum der Hautzellen. Bei starker Sonneneinstrahlung verteilen sich die Pigmente innerhalb der Zellen entlang vorgegebener Wege, worauf der Zebrafisch-Embryo dunkler erscheint», erläutert Stephan Neuhauss die Resultate. Wie die Forscher entdeckten, findet dieser Einlagerungsprozess von dunklen Pigmenten bei viel Licht immer statt, sowohl wenn sich der Embryo auf einem hellen als auch auf einem dunklen Untergrund befindet.
Das Auge macht den Unterschied
Überraschenderweise zeigen die Embryonen jedoch ab dem dritten Tag nach der Befruchtung eine auffällige Veränderung: Sie passen sich ihrem Untergrund an. Dies hängt gemäss Neuhauss damit zusammen, dass die Embryonen ab dem dritten Tag sehen können und Augen mit UV-sensitiven Fotorezeptoren in der Netzhaut besitzen. Von diesem Zeitpunkt an sind sie in der Lage zu erkennen, ob sie sich auf einem hellen oder einem dunklen Untergrund befinden und können sich entsprechend anpassen und dadurch tarnen. Solange sich das Tier im Embryonalstadium befindet und durchsichtig ist, überwiegt allerdings der Nutzen des UV-Schutzes.
Wenn die Haut schliesslich nicht mehr transparent ist und entsprechend keinen Schutz mehr vor aggressiver Strahlung benötigt, wird die selektive Verteilung der Pigmente innerhalb der Hautzellen vorwiegend zu Tarnzwecken eingesetzt. Mit gutem Grund: Sich einem helleren oder dunkleren Untergrund anpassen und tarnen zu können, reduziert die Chance entdeckt und gefressen zu werden. «Aus dem ursprünglichen UV-Schutz wird ein Tarnmechanismus – ein eindrückliches Beispiel für die sekundäre Nutzung einer bereits vorhandenen Fähigkeit», fasst Neuhauss zusammen.
Literatur:
Kaspar P. Müller, Stephan C. F. Neuhauss, Sunscreen for Fish: Co-option of UV light protection for camouflage. PLOS ONE 2014, January 29.
Link zur Publikation: http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0087372

30.01.2014, Universität Wien
Schmetterlinge reagieren stark auf Klimaerwärmung
Viele Tier- und Pflanzenarten verlassen in Folge der Klimaerwärmung ihre bisherigen Verbreitungsgebiete und wandern langsam nach Norden oder in höhere Gebirgslagen. Bestehende Schutzgebiete werden möglicherweise auf lange Sicht nicht mehr jene Arten beherbergen, für deren Schutz sie einst bestimmt waren. Zu diesem Befund, der aktuell im Fachmagazin PLOS ONE erscheint, kommt ein internationales Team, an dem auch Biodiversitätsforscherin Andrea Grill von der Universität Wien beteiligt war. Die WissenschafterInnen untersuchten die Diversität der Schmetterlinge im griechischen Dadia National Park.
Ausgangspunkt für die Untersuchung waren die 1998 von Andrea Grill im Rahmen ihrer Diplomarbeit erhobenen Daten von Schmetterlingen im griechischen Dadia National Park, der in den Rhodopen im Nordosten des Landes liegt. Heute forscht die Elise-Richter-Stipendiatin am Department für Tropenökologie und Biodiversität der Tiere der Universität Wien und freut sich darüber, mit ihrer Diplomarbeit die Basis für eine internationale Studie vorbereitet zu haben. „Wir konnten, indem wir die damaligen Ergebnisse mit aktuellen verglichen, beweisen, dass Schmetterlinge relativ rasch auf Klimaveränderungen reagieren“, so Andrea Grill.
Vergleich: Schmetterlingsvorkommen im Jahr 1998 und 2011/2012
In ihrer aktuellen Publikation im Fachmagazin PLOS ONE beschreiben die WissenschafterInnen, wie sich die Schmetterlingsgemeinschaften im Dadia National Park von 1998 bis 2012 verändert haben. Die griechische Biologin Konstantina Zografou von Universität Ioannina führte in den Jahren 2011 und 2012 Folgestudien durch, und zwar an exakt denselben geographischen Punkten, wo Grill 1998 ihre Daten erhoben hatte.
„In diesem Zeitraum – also in den letzten 13 Jahren – stieg die Jahresdurchschnittstemperatur im Untersuchungsgebiet um 0.95°C. In der Folge verschoben sich die Artengemeinschaften in den griechischen Rhodopen eindeutig zugunsten wärmeliebender Arten aus dem Flachland. Arten, die hauptsächlich in höheren Lagen verbreitet sind und kühlere Habitate bevorzugen, sind seltener geworden, wärmeliebende Arten wurden hingegen häufiger“, erklärt Andrea Grill. Einige Augenfalter, wie der Große Waldportier (Hipparchia fagi) und das Schattensandauge (Kirinia roxelana), verdoppelten ihre Individuenzahlen, aber auch das Ochsenauge (Maniola jurtina) konnte im letzten Jahrzehnt wesentlich häufiger gezählt werden.
Die Körpertemperatur von Schmetterlingen ist von der Umgebungstemperatur abhängig
Schmetterlinge reagieren rascher auf Klimaveränderungen als Wirbeltiere, wie zum Beispiel Vögel. Sie haben vergleichsweise kurze Generationszeiten und reagieren ausgesprochen sensibel auf die Temperatur ihres Lebensraums. Nicht nur, weil sie oft hochspezialisiert auf bestimmte Raupenfutterpflanzen sind, deren Vorkommen ihrerseits wiederum vom Klima abhängt, sondern auch weil die Körpertemperatur von Schmetterlingen von der Umgebungstemperatur abhängig ist. Säugetiere hingegen regulieren durch ihren Blutkreislauf die Körpertemperatur und sind von der Außentemperatur unabhängig.
Ökosysteme unterliegen einem ständigen Wandel
Wenn sich für andere Tiergruppen und in anderen Schutzgebieten ähnliche Trends zeigen, müsste der Artenschutz in Nationalparks neu überdacht werden. Schutzgebiete mit feststehenden Grenzen verlieren ihre ursprüngliche Bedeutung, wenn die Arten, für die sie errichtet werden, sie verlassen. Nationalparks könnten aber auch neue Bedeutungen gewinnen, zum Beispiel wenn neue Arten einwandern. Die Erkenntnis, dass natürliche Ökosysteme ständig im Wandel begriffen sind, ist essentiell im modernen Naturschutz.
Publikation im Open Access Journal PLOS ONE:
Zografou K, Kati V, Grill A, Wilson RJ, Tzirkalli E, Pamperis LN, Halley JM: Signals of climate change in butterfly communities in a Mediterranean protected area. PLOS ONE January 2014:
DOI: http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0087245

31.01.2014, Veterinärmedizinische Universität Wien
Wölfe lernen besser von Artgenossen als Hunde
Anhand eines einfachen Lerntests untersuchten Verhaltensbiologinnen vom Messerli Forschungsinstitut an der Vetmeduni Vienna, wie gut Wölfe und Hunde voneinander lernen. Ihre Studie belegt, dass Wölfe deutlich erfolgreicher Artgenossen imitieren als Hunde. Wölfe scheinen sich untereinander genauer zu beobachten als Hunde. Wahrscheinlich liegt sogar der Ursprung der guten Hund-Mensch-Beziehung in dieser Fähigkeit der Wölfe untereinander zu kooperieren. Die Arbeit wurde soeben im Journal PLOS ONE veröffentlicht.
Wölfe wurden vor mehr als 15.000 Jahren domestiziert. Die Fähigkeit der Hunde, mit dem Menschen eine soziale Beziehung einzugehen, führen Experten auf diesen Veränderungsprozess vom Wild- zum Haustier zurück. Wie hat sich die Domestikation aber auf die Interaktion der Tiere untereinander ausgewirkt. Um diese Frage zu klären, untersuchten die Verhaltensforscherinnen Friederike Range und Zsófia Virányi insgesamt etwa 30 Wölfe und Hunde am Wolf Science Center (WSC) in Ernstbrunn, Niederösterreich.
Wölfe imitieren Artgenossen und lösen so Probleme
Die Forscherinnen zeigten anhand eines sozialen Lernversuchs, dass Wölfe wesentlich besser als Hunde abschneiden, wenn sie Artgenossen beim Öffnen eines Behälters beobachten, um dann selbst dieses Behältnis zu öffnen. An der Studie nahmen 14 Wölfe und 15 Mischlingshunde teil. Wölfe wie Hunde waren etwa sechs Monate alt, wurden mit der Hand aufgezogen und in Rudeln gehalten. Alle Tiere beobachteten eine von zwei Situationen, in der ein trainierter Hund eine Holzbox entweder mit der Schnauze oder der Pfote öffnete. In jeder Box befand sich eine Futterbelohnung. Alle Wölfe öffneten erfolgreich die Box, nachdem sie den Artgenossen zuvor bei dieser Tätigkeit beobachtet hatten. Im Gegensatz dazu schafften dies lediglich vier von 15 Hunden. Friederike Range interpretiert: „Die Wölfe haben sehr genau beobachtet, was ihnen vorgemacht wurde und konnten dieses Wissen zum Lösen des Problems anwenden. Dies kommt wahrscheinlich daher, dass Wölfe sehr viel stärker auf die Koordination mit Artgenossen angewiesen sind als Hunde und daher auch aufmerksamer auf die Aktionen ihrer Partner achten“.
Auffällig war, dass Wölfe häufiger jene Methode zum Öffnen der Box verwendeten, die sie zuvor beobachtet hatten. Die Hunde hingegen wählten, wenn es denn klappte, eher zufällig zwischen den beiden Methoden „Schnauze“ oder „Pfote“.
Wölfe beobachten ihre Artgenossen genauer als Hunde es tun
Um auszuschließen, dass lediglich die Entwicklung der Hunde langsamer als die der Wölfe ist und so die Hunde noch zu jung für diese kognitive Leistung waren, wiederholten die Forscherinnen den Test noch einmal nach rund neun Monaten. Die älteren Hunde zeigten aber auch zu diesem späteren Zeitpunkt keine Verbesserung ihrer Fähigkeiten.
Eine Erklärung für die Überlegenheit der Wölfe ist, dass Wölfe möglicherweise besser Problemstellungen lösen, als Hunde. Im Fall der vorliegenden Studie testeten die Forscherinnen deshalb abermals die Fähigkeit der Wölfe, eine Box zu öffnen, jedoch ohne Demonstration durch einen Artgenossen. In diesen Fällen waren die Wölfe eher selten erfolgreich. Das Gelingen beruht also tatsächlich auf der Beobachtung der Artgenossen. Range: „Wir gehen davon aus, dass die Beziehung zwischen Mensch und Hund ursprünglich aus der Kooperation zwischen den Wölfen untereinander resultiert. Hunde haben diese angeborene sozialen Fähigkeit zur Kooperation auf den Menschen ausgeweitet und akzeptieren ihn als Sozialpartner.“
Der Artikel „Wolves are better imitators of conspecifics than dogs“ von Friederike Range und Zsófia Virányi wurde am 29.1.2014 im Journal PLOS ONE publiziert. http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0086559

03.02.2014, Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Spurensuche im Flunder-Erbgut
Was hat die chinesische Flunder mit einem Vogel gemeinsam? Beide haben im Laufe der Evolution den gleichen Mechanismus der Geschlechtsbestimmung entwickelt – und das völlig unabhängig voneinander. Das hat ein internationales Team von Wissenschaftlern mit Würzburger Beteiligung jetzt entdeckt.
Welches Geschlecht ein Säugetier – und damit auch der Mensch – und eine Reihe anderer Lebewesen entwickeln, darüber entscheidet in der Regel eine ganz bestimmte Kombination von Chromosomen: XX steht für weiblich; XY für männlich. Die Natur kennt allerdings eine Vielzahl unterschiedlicher Wege der Geschlechtsbestimmung. So findet sich beispielsweise bei Vögeln, den meisten Schlangen, einigen Fischen und sogar Schmetterlingen das sogenannte ZW/ZZ-System. In diesem Fall tragen die Weibchen in ihren Zellen ein W- und ein Z-Chromosom, während die Männchen über zwei Z-Chromosomen verfügen. Das gilt auch für die chinesische Flunder Cynoglossus semilaevis – einen begehrten Speisefisch aus Asien, der dort in Aquakultur gezüchtet wird und bis zu 40 Zentimeter lang werden kann.
Publikation in Nature Genetics
Einem internationalen Team von Wissenschaftlern ist es jetzt gelungen, das Genom dieser Flunderart vollständig zu entschlüsseln. Zum überhaupt ersten Mal konnten sie dabei auch ein W-Chromosom komplett sequenzieren und dessen Entstehung im Laufe der Evolution rekapitulieren. An der Arbeit maßgeblich beteiligt war der Würzburger Biochemiker und Genetiker Professor Manfred Schartl. Schartl hat am Biozentrum der Universität den Lehrstuhl für Physiologische Chemie inne. Die Fachzeitschrift Nature Genetics hat die Ergebnisse dieser Arbeit jetzt veröffentlicht.
„Unsere Arbeit zeigt, dass sich bei der chinesischen Flunder im Laufe der Evolution die gleichen Ur-Chromosomen zu Geschlechtschromosom entwickelt haben wie bei Vögeln – in beiden Fällen haben die Geschlechtschromosomen den jeweils gleichen Vorfahren. Und dieser Prozess hat sich zu unterschiedlichen Zeiten völlig unabhängig voneinander vollzogen“, fasst Schartl das wichtigste Ergebnis dieser Arbeit zusammen. Erstaunlicherweise hat sogar auch das Gen, das bei Vögeln für die Geschlechtsbestimmung maßgeblich verantwortlich ist – dmrt1 – bei der Flunder eine den Vögeln vergleichbare Entwicklung durchlaufen.
Geschlechtschromosome bereiten Probleme
Wenn Wissenschaftler Geschlechtschromosomen sequenzieren wollen, stehen sie vor einem Berg von Problemen: „Diese Chromosomen haben im Laufe der Evolution einerseits einen starken Degenerationsprozess durchlaufen. Andererseits weisen sie DNA-Abschnitte auf, die sich extrem oft wiederholen“, sagt Manfred Schartl. Das macht die Suche nach einzelnen Genen und deren Organisation so aufwendig und ist wohl auch der Grund dafür, weshalb bislang nur äußerst wenige Y-Chromosomen vollständig sequenziert wurden – unter anderem beim Menschen und beim Schimpansen. Über die genetische Information der W-Chromosomen lagen noch weniger Informationen vor. Für die jetzt veröffentlichte Arbeit haben die Forscher zum überhaupt ersten Mal ein W-Chromosom vollständig sequenziert.
Dass sich das Team bei seiner Untersuchung auf eine Flunder konzentrierte, hat vor allem zwei Gründe: „Fische gehören zu den Lebewesen, die in erdgeschichtlichen Dimensionen betrachtet erst vor relativ kurzer Zeit Geschlechtschromosomen entwickelt haben“, erklärt Schartl. Anders als bei Vögeln, bei denen dieser Zeitpunkt etwa 200 Millionen Jahre zurückliegt, hatten die Fischchromosomen demnach vergleichsweise wenig Zeit zu degenerieren. Darüber hinaus besitzen Flundern ein vergleichsweise kleines Genom.
Das Erbgut der Flunder
21.516 Protein-kodierende Gene zählten die Wissenschaftler im Erbgut der chinesischen Flunder – etwa 20.000 bis 25.000 sind es nach Aussagen des Nationalen Genomforschungsnetzes beim Menschen. Vor etwa 197 Millionen Jahren hat sich die Linie der Flundern aus der der anderen Knochenfische heraus entwickelt. Deutlich später, nämlich vor erst rund 30 Millionen Jahren, haben sich die Geschlechtschromosomen der Flundern entwickelt – lange nachdem sich die Stammbäume von Säugetieren, Vögeln und Fischen auseinander dividiert hatten.
Rund 1000 Gene trägt das Z-Chromosom der Flunder, 317 sind es auf dem W-Chromosom. Das sind deutlich mehr im Vergleich zu Vögeln, die 26 Gene auf dem W-Chromosom besitzen. Und auch deutlich mehr im Vergleich zu Mensch und Schimpanse, auf deren Y-Chromosomen 40 bis 80 intakte Gene zu finden sind. „Diese Beobachtung spricht für einen vergleichsweise jungen evolutionären Ursprung der Geschlechtschromosome der Flunder“, sagt Schartl. Vereinfacht gesagt, hatte das W-Chromosom der Flunder noch nicht genug Zeit, in ähnlicher Weise zu degenerieren wie die Chromosomen von Vögeln und Säugetieren – denen dafür immerhin mehrere hundert Millionen Jahre zur Verfügung standen.
Was das Geschlecht bestimmt
Was bestimmt letztendlich das Geschlecht: Ein Gen auf dem Z-Chromosom, das männliche Attribute verantwortet? Oder ein Gen auf dem W-Chromosom, das seinen Träger zur Trägerin macht? Oder eine Kombination von beidem? Für Vögel ist diese Frage noch ungeklärt; deshalb hat das Forscherteam am Beispiel der chinesischen Flunder versucht, eine Antwort zu finden. „Die Flunder bietet sich dafür an, weil es bei ihr möglich ist, die Geschlechtsentwicklung zu ändern, indem man die Nachkommen höheren Temperaturen aussetzt“, sagt Schartl. Während bei einer Umgebungstemperatur von 22 Grad zum Zeitpunkt der entsprechenden Entwicklungsperiode 14 Prozent des Flunder-Nachwuchses spontan ihr Geschlecht ändern, steigt diese Rate bei 28 Grad auf bis zu 73 Prozent. Anstelle von Weibchen entwickeln sich dann sogenannte Pseudo-Männchen.
In ihrer Studie kreuzten die Wissenschaftler diese Pseudo-Männchen mit normalen Weibchen und ließen den Nachwuchs bei normalen Temperaturen aufwachsen. Das überraschende Ergebnis: ein deutlicher Männerüberschuss. Wie zu erwarten, waren alle ZZ-Träger männlich; nicht zu erwarten war hingegen, dass sich auch 94 Prozent der ZW-Träger zu Pseudo-Männchen entwickelten. „Diese Experimente zeigen, dass die Geschlechtsbestimmung der Flundern über einen Mechanismus auf dem Z-Chromosom gesteuert wird, der eine männliche Entwicklung in die Wege leitet“, erklärt Schartl die Ergebnisse. Dennoch können die Wissenschaftler nicht mit hundertprozentiger Sicherheit ausschließen, dass es nicht doch noch einen zweiten Mechanismus gibt, der von Genen gesteuert wird, die ebenfalls auf dem Z-Chromosom liegen, und der bei hohen Temperaturen anläuft.
Ein Chromosom verschwindet
Ist das Y-Chromosom des Menschen vom Aussterben bedroht? Diese Frage wurde und wird in der Wissenschaft immer mal wieder diskutiert. Immerhin hat es im Laufe der Evolution einen Großteil seiner genetischen Information bereits verloren. Wie Forscher vor Kurzem zeigen konnten, hat sich dieser Verlust in den vergangenen 25 Millionen Jahren allerdings deutlich verlangsamt. Das lässt den Schluss zu, dass der Verlust sehr viel früher geschehen sein muss.
Etwa 30 Millionen Jahre existiert das W-Chromosom der chinesischen Flunder. In dieser Zeit hat es rund zwei Drittel seiner ursprünglichen genetischen Information verloren. Behält der Prozess diese Geschwindigkeit bei, wird das W-Chromosom in wenigen zehn Millionen Jahren auf dem Stand sein, auf dem sich heute das Y-Chromosom des Menschen befindet.
Aus Sicht der Wissenschaftler zeigt diese Beobachtung, dass der Verlust von Genmaterial auf Geschlechtschromosomen ein frühes und schnelles Phänomen in ihrer Entwicklung sein muss.
“Whole-genome sequence of a flatfish provides insights into ZW sex chromosome evolution and adaptation to a benthic lifestyle”. Nature Genetics, online published on 2 February. DOI: 10.1038/ng.2890

04.02.2014, Museum für Naturkunde – Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung
Berliner Forscher entdecken neue Froschfamilie in Westafrika
Entlang von schnellfließenden Flüssen und an Wasserfällen der Regenwälder Afrikas leben äußerlich sehr ähnliche aussehende Frösche, die Stromschnellenfrösche. Bei der Erforschung der Verwandtschaftsverhältnisse dieser Frösche haben Wissenschaftler des Museums für Naturkunde in Berlin, mit ihren Kollegen aus der Schweiz eine sensationelle Entdeckung gemacht. Die westafrikanischen Arten erwiesen sich als mit den anderen Stromschnellenfröschen nicht näher verwandt: Tatsächlich repräsentieren sie eine eigene Familie die sich bereits in der Kreidezeit, zu Zeiten der Dinosaurier, von anderen Froschfamilien abgespalten hat.
Jedes Jahr werden immer noch 100-200 neue Froscharten entdeckt und beschrieben. Meist ist über die Biologie und die Verwandtschaftsverhältnisse dieser Arten wenig oder nichts bekannt. Die Verbreitung und Verwandtschaft von Arten kann Wissenschaftlern aber wertvolle Erkenntnisse über die Vergangenheit unseres Planeten, z.B. zum Klima und der Geschichte von Ökosystemen liefern. Aus diesem Grund wollten Wissenschaftler des Museums für Naturkunde in Berlin, in einer internationalen Kooperation, die Verwandtschaftsverhältnisse einer Gruppe von Fröschen aufklären die sich auf schnellfließende Regenwaldbäche und Wasserfälle spezialisiert haben. Die äußerlich sehr ähnlichen Arten der Stromschnellenfrösche waren aus Regenwäldern West, Zentral- und Ostafrikas bekannt. In ihren Untersuchungen verglichen die Forscher die molekulargenetischen und anatomischen Merkmale der bekannten Arten. Zu ihrem großen Erstaunen erwiesen sich die Frösche Westafrikas als mit den anderen untersuchten Arten nicht näher verwandt. Für Michael Barej, dem Erstautor der Studie, war die Entdeckung sein wissenschaftlicher „Sechser im Lotto“: „Eine neue Wirbeltiergattung zu entdecken ist schon klasse, aber als unsere Ergebnisse andeuteten, dass wir eine neue Familie entdeckt haben könnte, musste ich meine Euphorie erst einmal bremsen! Es erschien einfach zu unglaublich…“.
Tatsächlich konnten die Wissenschaftler zeigen, dass sich die westafrikanischen Stromschnellenfrösche bereits in der Kreidezeit, also zu Zeiten der Dinosaurier, von anderen Froschgruppen abgespalten haben müssen. Neben genetischen Unterschieden fanden die Forscher, unter Einsatz von computertomographischen Methoden, auch diverse anatomische Besonderheiten. Als Konsequenz dieser Entdeckung schufen Michael Barej und seine Kollegen in der Fachzeitschrift Frontiers in Zoology eine neue Familie für diese Tiere, die Odontobatrachidae. Der wissenschaftliche Name der neuen Froschfamilie, abgeleitet aus den griechischen Wörtern für Zahn und Frosch, verweist auf eine weitere, anatomische Überraschung: völlig froschuntypische, lange, spitze und nach hinten gebogene Zähne im Oberkiefer und massive Fangzähne im Unterkiefer. Wofür die Frösche diese Zähne brauchen ist noch unklar, evtl. jagen und fressen sie andere Frösche, wie computertomografische Aufnahmen eines kleinen Froschskelettes im Magen eines der Tiere nahelegen.
Die Entdeckung einer neuen Froschfamilie ist auch für den Naturschutz von Bedeutung. Die Zahnfrösche leben nur in wenigen Regenwaldresten der westafrikanischen Länder Guinea, Sierra Leone, Liberia und Elfenbeinküste. Dass ausgerechnet diese Wälder, eine nur auf sie beschränkte Wirbeltierfamilie beherbergt, unterstreicht deren bekannte Bedeutung als „Hotspot der Biodiversität“ noch weiter. Mark-Oliver Rödel vom Berliner Naturkundemuseum hofft deshalb auch, dass die Entdeckung der neuen Froschfamilie den dringend notwendigen Schutzbemühungen um diese Wälder neuen Schub verleihen könnte.
Die Publikation „Barej, M.F., A. Schmitz, R. Günther, S.P. Loader, K. Mahlow & M.-O. Rödel (2014): The first endemic West African vertebrate family – a new anuran family highlighting the uniqueness of the Upper Guinean biodiversity hotspot. – Frontiers in Zoology 11:8 doi:10.1186/1742-9994-11-8” ist frei zugänglich unter http://www.frontiersinzoology.com/content/pdf/1742-9994-11-8.pdf

05.02.2014, NABU
Bevölkerungsboom und wilde Wölfe
Grüner Filmpreis „Green Me“ in Berlin verliehen
Die Preisträger des grünen Filmfestivals „Green Me“ stehen fest: Mit den „Green Me“-Awards wurden in Berlin der Dokumentarfilm „Population Boom“ des Österreichers Werner Boote, der Spielfilm „Beasts of the Southern Wild“ und der Kinderfilm „Der Lorax“ ausgezeichnet. Der Sonderpreis für den besten Wolfsfilm ging an die Dokumentation „Deutschlands wilde Wölfe, wie sie wirklich sind“ des Tierfilmers Sebastian Körner. Die Preise wurden im Rahmen einer festlichen Gala im TIPI am Kanzleramt vergeben, zu der auch der Schirmherr des Festivals, Klaus Töpfer, ein Grußwort hielt. „Die Qualität aller 15 im Wettbewerb des Festivals laufenden Filme war in diesem Jahr immens. Jeder Preisträger des ‚Green Me‘-Awards zeigt auf seine eigene Art, was grüne Filme sein können: unterhaltsam, bildgewaltig und aufklärend“, so Jury-Vorsitzender Bernward Geier.
Mehr als 1.400 Zuschauer hatten zuvor an zwei Festival-Tagen im CinemaxX am Potsdamer Platz über dreißig Filme rund um die Themen Natur, Umwelt und Nachhaltigkeit gesehen. Zahlreiche Vorstellungen mussten wegen überfüllter Säle geschlossen werden. „Das ‚Green Me‘-Festival war ein voller Erfolg beim Publikum. Wir sind begeistert von der Resonanz, die die Filme gefunden haben, von den lebhaften Diskussionsrunden und haben den Eindruck gewonnen, dass grüne Filme immer populärer werden“, so Nic Niemann, geschäftsführender Veranstalter des Festivals.
Besonderes Highlight des Festivals war die Premiere des Dokumentarfilms „Population Boom“ von Werner Boote. In seinem Film geht der Österreicher der Frage nach, welche Folgen die Überbevölkerung mit sich bringt – und ob das Schreckensgespenst „Bevölkerungsexplosion“ überhaupt existiert. Von seiner Reise rund um die Welt, von den leersten Plätzen in der Serengeti bis hin zu der am dichtesten besiedelten Stadt der Welt in Bangladesch, bringt Werner Boote überraschende Erkenntnisse mit. Der Film, der am 27. März 2014 in die deutschen Kinos kommt, wurde von der prominent besetzten Jury um Schauspieler Peter Lohmeyer, Moderatorin Dunja Hayali, ARD-Wettermann Karsten Schwanke, Regisseur Markus Imhoof, NABU-Bundesgeschäftsführer Leif Miller, Umweltaktivist Bernward Geier und ARD-Tatort-Ermittler Andreas Hoppe am Abend mit einem Preisgeld von 5.000 Euro in der Kategorie „Dokumentarfilm“ ausgezeichnet.
Den Sonderpreis in der Kategorie „bester Wolfsfilm“ erhielt ein weiterer Publikumsmagnet des Festivals. Mit „Deutschlands wilde Wölfe, wie sie wirklich sind“ wählte die Jury eine Dokumentation, die in Deutschland bislang nie gesehene Bilder zum Wolf liefert. Mehr als zehn Jahre begleitete Tierfilmer Sebastian Körner die Rückkehr Isegrims in die deutschen Wälder. Mit spektakulären Aufnahmen widerlegt er in seinem Film die Mär einer strengen Rangordnung innerhalb des Rudels. Der Wolf war in diesem Jahr Schwerpunkt des „Green Me“-Festivals. Insgesamt acht Filme liefen in der Sondersektion, begleitet wurden sie durch Diskussions-Panels und Mitmach-Aktionen. Sebastian Körners Film wurde mit einem Preisgeld von 3.000 Euro ausgezeichnet.
Mit „Beasts of the Southern Wild“ und „Der Lorax“ gewannen in den Kategorien „Spielfilm“ und „Kinderfilm“ jeweils US-amerikanische Produktionen. Der Animationsfilm „Der Lorax“ setzt mit viel Humor und farbenfrohen Bildern eine bemerkenswerte und kindgerechte Botschaft für mehr Umweltschutz und gegen den Raubbau an der Natur. Er wurde mit 3.000 Euro in der Kategorie Kinderfilm ausgezeichnet. Im Spielfilm „Beasts of the Southern Wild“ setzt Regisseur Benh Zeitlin die sechsjährige „Hushpuppy“ bildgewaltig in Szene. Sie wächst in den Sümpfen Louisianas auf. Als ein Sturm ihre Heimat zu verwüsten droht, sieht Hushpuppy in ihrer Fantasie brechendes arktisches Eis – und stemmt sich trotzig und mit dem Mute einer jungen Kriegerin gegen das Unausweichliche. Der Film erhielt ein Preisgeld in Höhe von 5.000 Euro.
„Was in Hollywood längst zum guten Ton gehört, ist auf deutschen Leinwänden noch selten zu sehen: Große Filmproduktionen, die vermitteln, dass ‚grün‘ in ist und der Einsatz für die Natur auch enormen Spaß machen kann. Deshalb freuen wir uns, dass in diesem Jahr so viele qualitativ hochwertige Spielfilme im Wettbewerb liefen und am Ende auch ausgezeichnet wurden“, so NABU-Bundesgeschäftsführer Leif Miller.

05.02.2014, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen
Süßwasserinsekten: (V)erkanntes Potential für die Biodiversitätsforschung
Wie sich Vielfalt im Tier- und Pflanzenreich entwickelt, ist bislang nur unzureichend verstanden. In den Binnengewässern unseres Planeten leben überproportional viele Tierarten, sechs von zehn dieser Tiere sind Insekten. Deshalb haben Wissenschaftler des LOEWE Biodiversität und Klima Forschungszentrums (BiK-F) nun gemeinsam mit Kollegen des Naturalis Biodiversity Center in Leiden und des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) in Berlin das Potenzial von Süßwasserinsekten für die Erforschung der Biodiversität untersucht. Die Ergebnisse wurden jetzt in der diesjährigen Ausgabe des renommierten Fachjournals Annual Review for Entomology veröffentlicht.
Binnengewässer bedecken gerade einmal ein Prozent des Planeten, und doch leben in diesen Ökosystemen zehn Prozent aller Tierarten dieser Erde. Nach heutigem Kenntnisstand sind sechs von zehn dieser Tiere Insekten. Ein international zusammengesetztes Team mit Wissenschaftlern des LOEWE Biodiversität und Klima Forschungszentrums (BiK-F), des Biodiversity Center in Leiden und des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) in Berlin untersuchte nun in einer Übersichtsstudie, inwieweit diese erstaunliche Vielfalt der Süßwasserinsekten dazu beitragen kann, die Entstehung von Artenvielfalt zu verstehen.
„Die Antwort auf die Frage, woher die Diskrepanz im Verhältnis von Lebensraum und Artenvielfalt bei den Süßwasserinsekten kommt, könnte das Verständnis der Entstehung von Biodiversität wesentlich voranbringen“, erläutert Dr. Steffen Pauls, Nachwuchsgruppenleiter am BiK-F und einer der Autoren der Studie. Dr. Klaas-Douwe Dijkstra vom Naturalis Biodiversity Center fasst diese Entstehung zusammen: „Es gibt zwölf Insekten-Ordnungen, die auf insgesamt 50 Süßwasser-Invasionen von Landinsekten zurückzuführen sind.“ Die Lebensweisen einiger Arten sind bereits sehr gut erforscht, da sie als Bioindikatoren für den ökologischen Zustand eines Gewässers das Interesse der Forschung geweckt haben. Trotzdem sind sogar diese Arten in der Insektenforschung selbst völlig unterrepräsentiert, weil die Arbeiten überwiegend im Rahmen der Gewässerkunde stattfinden. „Und auch innerhalb der Insektenkunde weiß man zu wenig von den Projekten der Kollegen. Unser Review soll deswegen nicht zuletzt dazu beitragen, mehr Interdisziplinarität zu schaffen“, betont Dijkstra.
Wer ein stabiles Zuhause hat, den zieht es seltener nach draußen
Ökologische Vielfalt entwickelt sich im Rahmen eines komplizierten Geflechts unterschiedlichster Umwelteinflüsse. Ein wichtiger Faktor dabei ist die Stabilität der Ökosysteme. In ihrem Paper modellieren die Wissenschaftler die Zusammenhänge zwischen der Habitat-Stabilität und der Artenbildung und -ausbreitung bei Süßwasserinsekten – Prozesse, die sich bei diesen Organismen auf besondere Weise gegenseitig beeinflussen, da sie nicht nur zwischen den Lebensräumen Wasser und Luft, sondern auch zwischen flugfähiger und flugunfähiger Phase wechseln können.
Michael T. Monaghan vom IGB umreißt einen wichtigen Zusammenhang wie folgt:„Unser Modell zeigt, dass die Stabilität des jeweiligen Ökosystems und die Ausbreitungsfähigkeit der darin lebenden Insekten auf nichtlineare Weise voneinander abhängen.“ In stehenden Gewässern etwa findet man häufiger Insektenarten, die bei veränderten Umweltbedingungen das Habitat wechseln, um ihre Art zu erhalten (geographische Diversifikation). Organismen in fließenden Gewässern passen sich dagegen öfter an neue Lebensbedingungen an und entwickeln auf diese Weise neue Eigenschaften. Daraus können wiederum sich neue Arten bilden (ökologische Aufspaltung).
Potenziale einzelner Gattungen in der Übersicht
Die Autoren haben in ihrer Studie das jeweilige Potenzial der unterschiedlichen Gattungen von Süßwasserinsekten für die Biodiversitätsforschung tabellarisch zusammengestellt.
Artenbildung im Spannungsfeld geographischer und ökologischer Diversifikation lässt sich demnach sehr gut anhand von Köcherfliegen der Gattung Drusus untersuchen. „In Bächen und Quellen des westlichen Balkangebietes leben unterschiedlichste Drusus-Arten, und in jedem Tal hat sich eine andere mikroendemische Art entwickelt – bis hinunter nach Griechenland“, berichtet Pauls. „Die Ursache ist wahrscheinlich eine geographische Diversifikation, weil die Gewässer dort durch eine sehr starke Karstbildung immer weiter voneinander isoliert werden“, vermutet der Entomologe. Die unterschiedlichen Temperaturpräferenzen der einzelnen Arten, zeigt jedoch, dass auch ökologische Diversifikation eine wichtige Rolle spielt.
Temperaturanpassungen können auch in anderen Gruppen dazu beitragen, die Entstehung von Biodiversität zu verstehen. Zuckmücken (Chironomidae) sind hierfür ein gutes Beispiel. Diese extrem anpassungsfähigen Mücken mit den fedrigen Fühlern umfassen tropische wie antarktische Arten und können in Höhen von knapp 6.000 m über bis zu 1.000 m unter dem Meeresspiegel sogar im Meerwasser gedeihen. Sie halten Temperaturen von -20° bis +40° Celsius aus, und ihre Lebenszyklen können sich von sieben Tagen bis zu sieben Jahren erstrecken.
Die Übersichtsstudie führt die Biodiversitätsforschung auf neues Terrain. Die Verbindung molekulargenetisch ermittelter Verwandtschaftsbeziehungen mit ökologischen Daten eröffnet den Wissenschaftlern neue Wege, die ökologische Diversifikation von Süßwasserinsekten zu untersuchen, und diese als hervorragende Modellorganismen heranzuziehen. „Wenn wir wissen, wie die enorme Biodiversität bei Süßwasserinsekten entsteht, können wir auch auf andere Tier- und Pflanzenarten rückschließen“, erläutert Pauls, „und mit diesem Wissen könnten wir den in vielen Bereichen dringend notwendigen Artenschutz verbessern.“

06.02.2014, NABU
NABU unterzeichnet Initiative zum Zugvogelschutz
Berlin (ots) – Der NABU begrüßt die auf der 12. Trilateralen Wattenmeer-Konferenz beschlossene Initiative zum Schutz der Zugvögel auf dem Ostatlantischen Zugweg. Der NABU hatte die sogenannte Flyway-Initiative gemeinsam mit seinen Partnern im Netzwerk von BirdLife International bereits seit langem gefordert. „Die Bestände vieler Zugvögel des Wattenmeers haben in den vergangenen Jahrzehnten stark abgenommen“, erklärte Dr. Hermann Hötker, Leiter des Michael-Otto-Instituts im NABU. Hötker und Dr. Holger Buschmann, NABU-Landesvorsitzender Niedersachsen, unterzeichneten in Vertretung für den NABU-Bundesverband und die NABU-Landesverbände Niedersachsen, Schleswig-Holstein und Hamburg die Initiative. Zu den Arten mit den stärksten Abnahmen zählten der Kampfläufer, der Seeregenpfeifer und der Austernfischer.
Die Probleme lägen laut Hötker aber nicht nur auf dem Zugweg, sondern vor allem auch in den europäischen Brutgebieten. Als Beispiele nannte Hötker den Verlust von Feuchtwiesen im Hinterland des Wattenmeers, die Überfischung der Muschelbestände des Wattenmeeres sowie Beeinträchtigungen durch Küstenschutzmaßnahmen. Der NABU setze sich daher unter anderem durch eigene Forschungs- und Schutzaktivitäten in den norddeutschen Brutgebieten für den Erhalt der Zugvögel ein.
Der Ostatlantische Zugweg verbindet als wichtige Vogelfluglinie die Brutgebiete der Küstenvögel in der Arktis mit den Überwinterungsgebieten an den Küsten West- bis Südafrikas. Das Wattenmeer Deutschlands, Dänemarks und der Niederlande stellt den wichtigsten Trittstein für die Zugvögel auf dem Zugweg dar. Zehn bis zwölf Millionen Vögel sind im Jahresverlauf auf das Wattenmeer angewiesen, um hier ihre Energiereserven aufzufüllen.
„Durch die Initiative soll insbesondere die Zusammenarbeit mit den afrikanischen Ländern ausgebaut werden, die wie Mauretanien eine zentrale Bedeutung für die Vögel des Wattenmeers besitzen. Hierbei spielt als erster Schritt der Auf- und Ausbau von Strukturen zur Überwachung der Vogelbestände in den afrikanischen Winterquartieren eine Rolle“ sagte Hötker. Als ein erster Schritt wurde im Anschluss eine Absichtserklärung (Memorandum of Understanding) zur engen Zusammenarbeit zwischen den UNESCO-Welterbestätten Wattenmeer und Banc d’Arguin unterzeichnet. „Der Nationalpark in Mauretanien ist das zentrale Überwinterungsquartier für viele Watvögel des Wattenmeers wie Alpenstrandläufer und sibirische Knutts“, so Hötker.

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