Neues aus Wissenschaft und Naturschutz

24.01.2015, Humboldt-Universität zu Berlin
Der Wolf – ein Gewinner der Wende
Seine Spuren im Schnee verraten es: Der Wolf ist ein Gewinner der Wende. Das Wildschwein hingegen zählt zu den Verlierern. Dass der Zusammenbruch der Sowjetunion zu politischen und sozioökonomischen Umwälzungen führte, ist belegt. Welche Auswirkungen die Ereignisse von 1991 und den Folgejahren auf verschiedene Tierarten hatten, blieb weitestgehend unerforscht – bis jetzt. Ein Forscherteam aus Deutschland, Russland und den USA analysierte in ihrer Studie „Rapid declines of large mammal populations after the collapse of the Soviet Union” wie sich Wildtierpopulationen nach dem Ende des Ostblocks veränderten.
Für ihre Analyse konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf umfassende Datensätze zurückgreifen: „In der Sowjetunion wurde der Wildtierbestand jeden Winter anhand von Spuren im Schnee entlang von über 50 000 festgelegten Routen großflächig erhoben und dokumentiert“, erklärt Mitautor und Biogeograf Tobias Kümmerle von der Humboldt-Universität zu Berlin (HU). „Auch aus den Jahren nach dem Ende der UdSSR lagen uns Erhebungen vor, da das Monitoring-System weiter Bestand hatte. Dies ist ein wirklich einzigartiger Datensatz, der es uns erlaubte, die Situation vor und nach der Wende zu vergleichen.“ Bei der eigentlichen Auswertung konzentrierten sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dann aber exemplarisch auf die Daten von Großwild. In dem Zeitraum 1981 bis 2010 wurden die Populationen folgender acht Arten unter die Lupe genommen: Braunbär, Elch, Luchs, Reh, Rothirsch, Rentier sowie Wildschwein und Wolf.
Die Spuren im Schnee zeichneten folgendes Bild: Die politische Umwälzung hat sich auf diesen Großwildbestand ausgewirkt. Obwohl die Populationen in den 1980er Jahren noch gewachsen waren, ist der Bestand von sieben der acht untersuchten Arten mit dem Ende der Sowjetunion im Jahr 1991 unmittelbar zurückgegangen. So sank bis 1995 beispielsweise der Bestand des Braunbären um mehr als 20 Prozent, der von Wildschweinen um mehr als 50 Prozent. „Da die 1990er Jahre in Russland von zunehmender Armut, wenig staatlicher Kontrolle und Einschnitten in den Ausgaben für den Naturschutz gekennzeichnet waren, gehen wir davon aus, dass Überjagung und auch Wilderei unsere Ergebnisse erklären“, begründet Kümmerle. Eine Ausnahme aber bildet der Wolf: Als einzige der untersuchten Arten ist seine Population in dieser Zeit um 150 Prozent angestiegen. „Wölfe wurden während der Sowjetzeit verfolgt, ihre Bejagung und die dazugehörige Prämie nach 1991 aber eingestellt. Die Population konnte sich daher trotz politischer und sozioökonomischer Umwälzungen erholen. Der Wolf kann in diesem Kontext als der Gewinner der Wende bezeichnet werden.“
Für die Folgezeit nach dem Jahr 2000 stellten die Forscherinnen und Forscher fest, dass sich für fast alle untersuchten Wildtierarten eine Erholung der Populationen einstellte; in vielen Fällen auf oder über das Niveau der 1980er Jahre. Nur die Population des Luchses erholte sich nicht. „Die politische Wende führte auch zu der großflächigen Stilllegung von Acker- sowie Weideflächen und ein Großteil der Landbevölkerung zog in die Städte. Wir nehmen an, dass dies zum Vorteil für die Wildtierarten wurde, da mehr Habitat und weniger Konflikte mit Landbevölkerungen in vielen Teilen Russlands die Folge waren“, erklärt Maria Piquer-Rodriguez, Wissenschaftlerin am Geographischen Institut der HU und Mitautorin der Studie. Zudem sei eine stabilere ökonomische Situation Russlands ebenfalls für diesen Trend verantwortlich.
„Unsere Studie zeigt die drastischen Auswirkungen, die politische Umwälzungen auf den Tierbestand haben können, und unterstreicht, dass spezielle Schutzbestimmungen in Zeiten des Umbruchs mitgedacht werden sollten“, fasst Tobias Kümmerle zusammen.
Weitere Informationen:
Die Studienergebnisse wurden im Fachjournal Conservation Biology veröffentlicht. Ein Pdf (englisch) der Veröffentlichung steht online zur Verfügung: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/cobi.12450/abstract

26.01.2015, Dachverband Deutscher Avifaunisten
Höhere Mortalität in Mauretanien überwinternder Löffler während des Heimzugs
In einer neuen Studie der Universität Groningen, des Niederländischen Instituts für Meeresforschung (NIOZ) und der niederländischen Löffler-Arbeitsgruppe fanden Forscher nun heraus, dass die Mortalitätsrate in Mauretanien überwinternder Löffler signifikant höher ist, als die der in Frankreich oder auf der Iberischen Halbinsel überwinternden Vögel. Ein Grund scheint vor allem der lange Zugweg über natürliche Barrieren wie die Sahara zu sein.
Die Forscher verglichen die saisonale Überlebensrate von in den Niederlanden brütenden Löfflern, die den Winter in unterschiedlich weit entfernten Gebieten (ca. 1000, 2000 und 4500 km) in Frankreich, auf der Iberischen Halbinsel sowie in Mauretanien verbrachten.
Anhand von Ablesungen farbberingter Vögel aus den Jahren 2005 bis 2012 konnte ermittelt werden, dass die Überlebensrate in den Sommer-, Herbst- und Wintermonaten sehr hoch und unabhängig von der Länge des jeweiligen Zugwegs war. Während des Frühjahrszugs lag die Mortalitätsrate bei den in Mauretanien überwinternden Vögeln mit 18% jedoch deutlich höher, als die der nur bis Frankreich (5%) oder auf die Iberische Halbinsel (6%) ziehenden Vögel.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Distanz zwar generell eine entscheidende Rolle für die Zugvögel spielt, dass die Mortalitätsrate der Trans-Sahara-Zieher hier jedoch lediglich auf dem Frühjahrszug höher lag und die auf der Iberischen Halbinsel überwinternden Löffler keine höheren Verluste zu verkraften hatten als die in Frankreich.
Die auf dem Frühjahrszug im Vergleich mit europäischen Überwinterern deutlich höhere Mortalitätsrate der Löffler in Mauretanien lässt vermuten, dass die größten Verluste bei der Überquerung der Sahara zu verzeichnen waren. Bei diesem nordwärts gerichteten Zug verursachen Passatwinde in tieferen Luftschichten bis ca. 2 km Höhe häufig Gegenwind, was zu einer reduzierten Fluggeschwindigkeit und zu einer damit verbundenen längeren Flugzeit führt. Auf dem Herbstzug begünstigen hingegen häufige Rückenwinde den Vogelzug.
Zwei allgemeine Faktoren des Vogelzugs finden hier Bestätigung: Zum einen steigt mit zunehmender Länge der Zugwege die Wahrscheinlichkeit, dass natürliche Barrieren wie Wüsten, Gebirge oder Ozeane überquert werden müssen, zum anderen treffen Langstreckenzieher mit höherer Wahrscheinlichkeit auf ungünstige Wetterbedingungen — ganz einfach weil sie längere Zeit in der Luft sind. Diese Faktoren sollten sich jedoch vorwiegend dann negativ auf die Überlebensrate auswirken, wenn die Vögel vor dem Abzug keine ausreichenden Nährstoffvorräte anlegen konnten, um die Strapazen des Heimzugs zu überstehen.
Die Ergebnisse der Studie wurden in der Januar-Ausgabe von Biology Letters veröffentlicht.
Weitere Informationen
Lok, T., O. Overdijk & T. Piersma 2015: The cost of migration: spoonbills suffer higher mortality during trans-Saharan spring migrations only. Biol. Lett. 11: 20140944.

26.01.2015, Forschungsverbund Berlin e.V.
Neue Methode für Hormonforschung bei Wildtieren
Zur Erforschung von Wildtieren werden häufig hormonelle Abbauprodukte in Kot und Urin untersucht. Ein Forscherteam vom Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (IZW) in Berlin hat nun eine Methode entwickelt, mit der Messungen dieser Abbauprodukte in Langzeitstudien und zwischen verschiedenen Laboren verglichen werden können. Die Studie wurde jetzt im wissenschaftlichen Fachblatt „Methods in Ecology and Evolution“ veröffentlicht.
Wie lassen sich Erkenntnisse über Lebewesen gewinnen, die extrem scheu, vielleicht auch gefährlich oder nur an schwer zugänglichen Orten anzutreffen sind? Eine bewährte Methode besteht darin, ihre „Hinterlassenschaften“ zu untersuchen. Wissenschaftler können aus Kot, Urin und Speichel heute vieles ablesen. So lassen sich beispielsweise aus Messungen der Abbauprodukte (Metabolite) von Steroidhormonen Rückschlüsse auf das soziale oder sexuelle Verhalten von Tieren ziehen. Auch darüber, wie gefährdete Arten physiologisch auf Störungen ihres Lebensraums reagieren, das heißt, wieviel Stress sie dabei empfinden, geben Konzentrationen bestimmter Hormonrückstände in tierischen Ausscheidungen Anhaltspunkte.
Um die Konzentration von Hormonmetaboliten in Kot oder Urin zu messen, wird ein Enzymimmuntest durchgeführt. Dabei binden spezifisch entwickelte Antikörper an die gesuchten Metabolite; die Anzahl der gebundenen Antikörper liefert dann ein Maß für die Konzentration der Metabolite in einer Probe. Bestimmte Eigenschaften der Metabolite und Änderungen der Testbedingungen können die Messgenauigkeit des Enzymimmuntests beeinflussen und dazu führen, dass die gemessene Konzentration der Metabolite von der tatsächlichen Konzentration abweicht. Solche Unterschiede können vernachlässigt werden, wenn sie bei allen Proben gleich groß sind und es auf die relativen Veränderungen der Konzentrationen ankommt, wie beispielsweise beim Einsetzen der Paarungsbereitschaft oder bei drastischen Veränderungen der Lebensumstände. Wenn die Messgenauigkeit der Enzymimmuntests jedoch deutlich variiert, beispielsweise im Verlauf einer Langzeitstudie, bei der Messungen in verschiedenen Jahren stattfinden, sind die Ergebnisse nicht mehr vergleichbar bzw. es würden falsche Schlüsse gezogen werden. Bislang war der einzige Ausweg, alle Proben gemeinsam in einem Durchgang zu messen, was gerade bei großen Probensätzen sehr zeit- und kostenaufwendig ist. Oftmals sind Proben auch einfach nicht mehr verfügbar.
Die beiden Verhaltensökologinnen Eve Davidian und Dr. Sarah Benhaiem haben nun gemeinsam mit ihren IZW-Kollegen eine mathematische Methode entwickelt, mit der Ergebnisse von Enzymimmuntests auch dann vergleichbar sind, wenn sich die Testbedingungen verändern. Zur Validierung ihrer Methode sammelten die Forscher im Rahmen einer seit 1996 laufenden Langzeitstudie über Tüpfelhyänen knapp 500 Kotproben im Ngorongoro-Krater in Tansania. Bei den zu mehreren Untersuchungszeitpunkten ermittelten Konzentrationen der Metabolite von Cortisol (dem sogenannten Stresshormon) war die Messgenauigkeit des Enzymimmuntests unterschiedlich. Die neue Methode ermöglichte es jedoch, aus Teilsätzen von nur 27 Proben vergleichbare Messergebnisse zu bestimmen. „Unsere Methode standardisiert die Konzentration von Hormonmetaboliten auf einfache Weise und kann für eine Vielzahl von Tierarten, Probentypen und Hormonen kostengünstig angewendet werden“, berichten die Autoren.
Die neue Methode dürfte neben der Anwendung in Langzeitstudien, die typischerweise mit großen Probenmengen operieren, besonders für internationale Gemeinschaftsprojekte interessant sein, die Laborarbeiten an verschiedenen Orten durchführen, denn in unterschiedlichen Laboren ist die Messgenauigkeit der Enzymimmuntests oft verschieden. Damit dürfte die neue Analysemethode auch zum besseren Verständnis komplexer Prozesse beitragen, wie der Wechselwirkung zwischen Steroidhormonen, Verhaltensweisen und Krankheiten. „So können künftig noch genauere Erkenntnisse zur Erhaltung und zum Schutz von Wildtieren gewonnen werden“, betont Eve Davidian.
Publikation:
Davidian E, Benhaiem S, Courtiol A, Hofer H, Höner OP, Dehnhard M (2015): Determining hormone metabolite concentrations when enzyme immunoassay accuracy varies over time. METHODS ECOL EVOL; doi:10.1111/2041-210X.12338.
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/2041-210X.12338/abstract

26.01.2015, Leibniz-Institut für Nutzierbiologie (FBN)
Rinder mit fehlendem Halswirbel – Wissenschaftler klären evolutionsbiologisches Phänomen auf
Genetischer Defekt ist die Ursache für rätselhafte Erkrankung
Rinderzüchter waren verunsichert. Seit längerer Zeit beobachteten sie in einigen Herden Kälber mit kurzen Schwänzen. Manche entwickelten sich völlig normal, andere wiederum zeigten deutliche gesundheitliche Probleme wie einen hoppeligen Gang. Die Kälber konnten teilweise nicht einmal stehen. Betroffen waren Tiere der Rasse der Holstein-Friesian, auch Holstein-Rind genannt.
Das war vor zwei Jahren, als sich der Förderverein Biotechnologieforschung, ein Zusammenschluss der Zucht- und Besamungsorganisationen beim Rind und Schwein, an das Leibniz-Institut für Nutztierbiologie (FBN) wandte, das dieser unbekannten Erkrankung schnellstmöglich nachgehen und die Ursachen finden sollte. Die Dummerstorfer Wissenschaftler unter Federführung von Prof. Christa Kühn kamen einem evolutionsbiologischen Phänomen auf die Spur und lösten das Rätsel gemeinsam mit der Tierärztlichen Hochschule Hannover (tiho-hannover.de) und modernsten molekularbiologischen Methoden. Die Ergebnisse wurden jetzt im renommierten internationalen Fachjournal Genetics* (genetics.org) veröffentlicht.
„Zunächst hat der Veterinärmediziner Dr. Andreas Kromik verdächtige Kälber und andere Tiere gleichen Alters und Geschlechts auf den betroffenen Höfen untersucht. Dabei haben uns die Landwirte und die Tierzuchtpraxis mit ihren Besamungsstationen von Anfang an stark unterstützt“, betonte Prof. Christa Kühn vom Institut für Genombiologie am FBN. Die ersten medizinischen Untersuchungen haben Deformationen an der Wirbelsäule, Veränderungen des Rückenmarks, zum Beispiel mit Flüssigkeit gefüllte Hohlräume, sowie die besagten kurzen Schwänze aufgezeigt. Dann machten die hannoveraner Veterinärmediziner die entscheidende Entdeckung, da sie die Tiere äußerst gründlich in Gänze analysiert haben. „Ein Teil der sezierten Tiere hatte statt der üblichen sieben nur sechs Halswirbel. Seit über 200 Millionen Jahren gilt es jedoch als gegeben, dass Menschen wie auch alle Säugetiere über sieben Halswirbel verfügen und nur damit lebensfähig sind“, so die Molekularbiologin.
3 Mrd. Genbausteine – die Nadel im Heuhaufen im 21. Jahrhundert
Die Leibniz-Wissenschaftler vermuteten schnell einen genetischen Defekt hinter dem evolutionsbiologischen Wunder, das in der Form bisher noch bei keiner Tierart bekannt war. In der Wissenschaft sind vereinzelt genetisch bedingte Fälle von Schwanzmissbildungen, bei anderen Tieren, unter anderem bei Mäusen, Hunden und Katzen bekannt, nicht jedoch eine echte Verringerung der Halswirbelzahl. Auch bei Menschen bedeutet eine 6-Halswirbel-Fehlbildung eine stark eingeschränkte Lebenserwartung.
„Mit dem genetischen Material der erkrankten Tiere konnten wir im Abgleich mit gesunden Rindern die drei Milliarden genetischen Bausteine einer Kuh nach dem Ausschlussprinzip soweit selektieren und sequenzieren, bis wir die mutierte Chromosomenstelle eindeutig identifiziert haben“, erläuterte Kühn. „Anschließend konnten wir sogar das erste Tier mit dieser Mutation eindeutig ausfindig machen und somit zusammen mit einem entwickelten Gentest eine weitere Ausbreitung des Defektes in der Zuchtpopulation verhindern.“
Mutationen gehören zum Leben dazu, sie sind die Grundlage für die biologische Vielfalt auf der Erde“, sagte die Forscherin, die an der Universität Rostock an der Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät die neue Professur für Genetik der Krankheitsresistenz innehat. „Sie entstehen und haben manchmal gar keine, manchmal vorteilhafte oder wie in diesem Fall sehr schwerwiegende negative Folgen. Alle Lebewesen, auch wir Menschen, tragen sie in sich. Wichtig ist, wie wir mit diesen Mutationen umgehen, gerade auch in der Tierzucht in der Verantwortung für das uns anvertraute Tier. Die sehr gute Zusammenarbeit der Projektpartner hat jedoch gezeigt, dass wir gemeinsam solche seltenen Phänomene aufklären und Lösungswege aufzeigen können.“
Die Leibniz-Gemeinschaft verbindet 86 selbständige Forschungseinrichtungen. Deren Ausrichtung reicht von den Natur, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Raum- und Sozialwissenschaften bis zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute bearbeiten gesellschaftlich, ökonomisch und ökologisch relevante Fragestellungen. Sie betreiben erkenntnis- und anwendungsorientierte Grundlagenforschung. Sie unterhalten wissenschaftliche Infrastrukturen und bieten forschungsbasierte Dienstleistungen an.
Die Leibniz-Gemeinschaft setzt Schwerpunkte im Wissenstransfer in Richtung Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit. Leibniz-Institute pflegen intensive Kooperationen mit den Hochschulen, u. a. in Form der Wissenschaftscampi, mit der Industrie und anderen Partnern im In- und Ausland. Sie unterliegen einem maßstabsetzenden transparenten und unabhängigen Begutachtungsverfahren. Aufgrund ihrer gesamtstaatlichen Bedeutung fördern Bund und Länder die Institute der Leibniz-Gemeinschaft gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen rund 16.500 Personen, darunter 7.700 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Der Gesamtetat der Institute liegt bei 1,4 Milliarden Euro.
*The Mammalian Cervical Vertebrae Blueprint Depends on the T (brachyury) Gene
http://www.genetics.org/content/early/recent
Genetics genetics.114.169680; Early online January 22, 2015,
doi: 10.1534/genetics.114.169680

28.01.2015, Universität Wien
Fossiler Schädel verbindet Kontinente
Bisher fehlte jede Spur von jenen modernen Menschen, die von Afrika aus ihren Weg nach Norden nahmen, um vor ca. 45.000 Jahren in Europa anzukommen und alle anderen menschlichen Lebensformen zu ersetzen. Nun wurde im Norden Israels in der Manot-Höhle ein Fund gemacht, der diese Lücke im Wissen über unsere eigene Herkunft schließt. Die rund 55.000 Jahre alten Überreste eines Gehirnschädels konnten mit modernsten Computer-Methoden untersucht werden. Die Ergebnisse, welche einen Teil der Menschheitsgeschichte in Raum und Zeit neu verbinden, erscheinen nun aktuell im Fachjournal „Nature“.
Manot ist eine Karsthöhle im Norden Israels, sehr nahe der libanesischen Grenze. Die ersten Forschungen dort begannen 2010 und laufen bis heute. Entdeckt wurden unzählige archäologische Objekte, die eine Besiedelung der Höhle seit mehr als 100.000 Jahren belegen. Vor ca. 30.000 Jahren stürzte schließlich das Dach der Höhle ein und versiegelte die Fundschichten bis in unsere Tage. Neben Steinwerkzeugen und Tierknochen erhielten sich auch einige wenige menschliche Überreste. Der spektakulärste Fund wurde in einer etwas abseits gelegenen Nische der Höhle gemacht: eine sehr gut erhaltene „Kalotte“, also der Oberteil eines Gehirnschädels. Der Gesichtsschädel, der viele diagnostische Merkmale für Paläoanthropologen aufweist, fehlte leider.
„Virtuelle Anthropologie“ ermöglicht Identifizierung
Die traditionellen Methoden der Anthropologie erlauben nur ein sehr grobes Bild der Klassifikation eines Gehirnschädels, der sich hauptsächlich durch seine gleichmäßige Wölbung auszeichnet. Durch die an der Universität Wien in den letzten 15 Jahren entwickelten Verfahren der „Virtuellen Anthropologie“, bei der dreidimensionale Daten von Objekten mit ausgefeilten mathematisch-statistischen Methoden analysiert werden, war es möglich, zu wesentlich schärferen Aussagen zu kommen. Gerhard Weber vom Department für Anthropologie der Universität Wien wurde daher von den israelischen Forschern zur Mitarbeit eingeladen.
Zusammen mit seinem früheren Doktoranden Philipp Gunz, der nunmehr am Max-Planck-Institut in Leipzig forscht, wurden computertomographische Aufnahmen unter die Lupe genommen. Dabei haben die Forscher an der virtuellen Repräsentation von Manot und einigen hunderten anderen Gehirnschädel sehr viele Messpunkte in dichter Anordnung gesetzt, die die Gestaltunterschiede erfassen und Unterschiede sowie Gemeinsamkeiten aufzeigen. Es stellte sich heraus, dass der Fund nicht nur zeitlich genau in die bisher unbekannte Phase der Auswanderung aus Afrika passt, sondern auch von seiner Morphologie her perfekt die Lücke schließt. Weber erklärt: „Die Gestaltanalysen zeigen ganz eindeutig, dass Manot ein moderner Mensch war. Das Interessante ist, dass die ähnlichsten Schädel in unseren Vergleichsdaten einerseits von heute lebenden Afrikanern stammen und andererseits von jenen modernen Menschen, die vor ca. 20.000 bis 30.000 Jahren bei uns in Mitteleuropa lebten, z.B. Schädel aus dem nahen Tschechien, wie Mladeč 1 oder Předmostí 4.“
Datierung belegt hohes Alter
Die morphometrischen Befunde alleine wären allerdings noch zu wenig für eine Sensation. Es könnte sich ja immerhin auch um moderne Menschen gehandelt haben, die erst später wieder von Europa in die Levante zurückgewandert waren. Zum Glück des Forscherteams legten sich aber in der Tropfsteinhöhle von Manot etliche dünne Kalzit-Schichten an der Innen- und Außenseite des Schädelfragmentes an. Diese konnten mit der zuverlässigen Uranium-Thorium Methode datiert werden. Die israelischen KollegInnen belegten damit ein Alter von ca. 55.000 Jahren. Manot ist also 10.000 Jahre älter als alle modernen Menschen, die in Europa gefunden wurde, und um ca. 5.000 bis 10.000 Jahre jünger als jener Zeitpunkt, den Genetiker für die Entstehung unserer direkten Ahnenlinie in Afrika vorhersagten.
Die Levante als Kreuzungspunkt der Migration
Eine der logischen Migrationsrouten von Afrika nach Europa führt durch den levantinischen Korridor. Das Alter und die Morphologie von Manot legen nahe, dass die ersten modernen Menschen diese Route genommen haben. Dabei trafen sie aber zeitgleich auf Neandertaler, die immer wieder die Levante bewohnten, aber nie weiter Richtung Süden vordringen konnten. Genetische Hinweise deuten darauf hin, dass heute lebende Menschen 1 bis 4 Prozent Neandertalergene in uns tragen. Bisher wurde spekuliert, dass diese Vermischung in Europa stattgefunden haben könnte. Manot ändert dieses Bild. Es ist wahrscheinlich, dass dies schon früher, also auf dem Weg der ersten modernen Menschen durch die Levante, passiert sein könnte.
Manot verbindet
„Dieser Schädelfund aus Manot ist genau das, was wir Anthropologen seit Jahrzehnten gesucht haben. Er verbindet perfekt diejenigen Teile der Menschheitsgeschichte in Raum und Zeit, die uns bisher bekannt waren“, fasst Weber zusammen. Manot ist aber nicht nur ein Glücksfall für die Erkenntnis rund um unsere eigene Herkunft. Er führte auch zu einer sehr erfolgreichen wissenschaftlichen Kooperation zwischen israelischen und österreichischen bzw. deutschen Institutionen. Weitere Projekte und mehr Austausch von Know-how sind bereits in Angriff genommen worden.
Publikation in Nature
Levantine cranium from Manot Cave (Israel) foreshadows the first European modern humans. Hershkovitz, I., Marder, O., Ayalon, A., Boaretto, E., Caracuta, V., Alex, B., Frumkin, A., Goder-Goldberger, M., Gunz, P., Holloway, R., Latimer, B., Lavi, R., Matthews, A., Sloan, V., Bar-Yosef Mayer, D., Berna, F., Bar-Oz, G., May, H., Hans, M., Weber, G.W., Barzilai, O., 2015
Nature am 29. Jan. 2015, DOI: 10.1038/nature14134.

28.01.2015, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ
Forschungsprojekte tragen zur EU-Verordnung über invasive gebietsfremde Arten bei
Seit 1. Januar 2015 gilt in allen EU-Staaten eine neue Verordnung über invasive gebietsfremde Arten. Damit will die Europäische Union gegen einen der Faktoren aktiv vorgehen, die die Artenvielfalt und damit die Ökosystemleistungen bedrohen. Die neue Verordnung hat weitreichende Auswirkungen auf die Arbeit der Behörden sowie den Handel mit Tieren und Pflanzen. In die Gesetzgebung sind auch Ergebnisse von Wissenschaftlern des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) eingeflossen.
In der EU und den angrenzenden europäischen Ländern kommen rund 12.000 gebietsfremde Arten vor, von denen geschätzte 10 bis 15 Prozent als invasiv gelten. Das heißt, diese invasiven Arten verdrängen einheimische Arten, beeinträchtigen funktionierende Ökosysteme oder verursachen ökonomische Schäden. Da es inzwischen sehr viele invasive gebietsfremde Arten gibt, muss die Politik Prioritäten setzen. Bis zum 2. Januar 2016 soll dazu die so genannte „Unionsliste“ erstellt werden für Arten, von denen länderübergreifende Gefahren ausgehen. Voraussetzung für die Aufnahme in diese Liste ist, dass die entsprechende Art in mindestens drei EU-Staaten als „invasiv gebietsfremd“ eingestuft wird. Eine wichtige Vorarbeit hat hier das EU-Projekt DAISIE geleistet. Zwischen 2005 und 2008 haben die Forscher eine Datenbank erstellt, die inzwischen detaillierte Informationen zu 12.122 Arten sowie 2.440 Experten zu biologischen Invasionen in Europa enthält. Außerdem wurde auch eine Liste der 100 problematischsten Arten erstellt – inklusive Vorkommen und Risikobewertung. Die EU und ihre Mitgliedsländer stehen jetzt vor der Herausforderung, zu entscheiden, welche davon in die Unionsliste übernommen werden sollen. Dabei dürfen sie aber nicht bei einer reinen Risikobetrachtung stehenbleiben, sondern müssen auch den Nutzen von Arten und regionale Aspekte einbeziehen. „Eine Art, die zum Beispiel in Norwegen ein Problem sein kann, muss dies im Süden Italiens dagegen nicht sein. Es wird nicht leicht, sich auf einen europaweiten Nenner zu einigen und trotzdem die regionalen Bedingungen bei der Abschätzung der gesundheitlichen, ökonomischen und ökologischen Gefahren zu berücksichtigen“, schätzt der Biologe Dr. Stefan Klotz vom UFZ ein. In der europäischen Regelung sieht er trotzdem einen großen Schritt in die richtige Richtung, da europäische Länder vergleichsweise klein sind. Rein nationale Konzepte können deshalb nicht effektiv sein, da die Arten bekanntermaßen nicht an den Grenzen halt machen.
Konsequenzen bis hin zum Blumenbeet oder dem Wohnzimmeraquarium
Im Gegensatz zu einer Richtlinie, die nur den Rahmen vorgibt und erst in nationales Recht umgesetzt werden muss, gilt die neue Verordnung direkt seit Jahresbeginn in allen Mitgliedstaaten. Unmittelbare Rechtsfolgen ergeben sich aber erst, wenn die Unionsliste erarbeitet ist. „Die Unionsliste ist das Schlüsselelement der Verordnung. Sobald die Liste vorliegt, gelten für die dort gelisteten Arten umfassende Besitz- und Vermarktungsverbote. Außerdem ergeben sich für die Mitgliedstaaten Verpflichtungen, nicht nur diese Verbote durchzusetzen, sondern auch weitergehende Management- und Beseitigungsmaßnahmen zu treffen, sofern dies mit angemessenem Aufwand möglich ist“, unterstreicht der Umweltjurist Prof. Wolfgang Köck vom UFZ Konsequenzen, die vor allem den kommerziellen Handel treffen werden. Für Privatpersonen mit Haustieren gilt eine Übergangsregelung. Sie dürfen ihr Haustier, auch wenn es auf der Unionsliste geführt wird, bis zum Ende der natürlichen Lebensdauer behalten, sofern alles getan wird, um eine Fortpflanzung oder ein Entkommen auszuschließen. Prof. Köck sieht die größten Probleme bei der Einbeziehung von Nutzenerwägungen in die Risikobewertung; denn die Wissenschaft hat sich bisher im Wesentlichen auf die Risikoseite konzentriert. Für die Nutzenseite fehlt es demgegenüber an einer systematischen Wissensaufbereitung, so dass der Prozess der Listenerstellung sehr kompliziert werden könnte.
Wissenschaftsbeteiligung als ein zentrales Element
„Die Beteiligung der Wissenschaft ist wichtig, damit eine angemessene Wissensgrundlage zur Verfügung steht, um die von invasiven gebietsfremden Arten verursachten Probleme lösen zu können“, erkennt die neue Verordnung explizit an und sieht die Etablierung eines wissenschaftlichen Forums vor, um Forscher mit einzubinden – z.B. für die Erstellung und Aktualisierung der Unionsliste, für Risikobewertungen oder Dringlichkeitsmaßnahmen. Ein erstes Treffen dazu hat im Januar im spanischen Sevilla stattgefunden. Bereits jetzt hat sich die Beratung durch die Wissenschaft gelohnt: „Es war ursprünglich einmal geplant, die Liste der Arten, die aktiv bekämpft werden sollen, auf 50 Arten zu beschränken“, berichtet Biologe Prof. Ingolf Kühn vom UFZ. „Nach Protesten aus der Wissenschaft sind diese Pläne dann aber wieder fallengelassen worden. Es ergibt einfach keinen Sinn, willkürlich eine Zahl festzulegen bevor die Mitgliedsstaaten nicht ihre Informationen abgeliefert haben. Außerdem können sich Ökosysteme sehr dynamisch entwickeln. Wir müssen daher auch in Zukunft flexibel auf die aktuellen Entwicklungen reagieren können.“
Vorsorge ist billiger als Nachsorge
Die neue Verordnung ist keine reine Bekämpfungsverordnung, sondern hat einen starken präventiven Charakter, da Arten, wenn sie sich erst einmal etabliert haben, kaum oder nur mit hohen Kosten noch zu bekämpfen sind. Daher sollen vorrangig Arten in die Liste aufgenommen werden, die noch nicht in der EU vorkommen oder erst am Anfang stehen, aber ein großes Gefahrenpotenzial besitzen. Beim berüchtigten Riesenbärenklau (Heracleum mantegazzianum) oder der allergieauslösenden Beifuß-Ambrosie (Ambrosia artemisiifolia) rechnen Experten deshalb nicht damit, dass diese auf der Unionsliste landen werden, da die Kosten einfach zu hoch wären. „Aussichtsreiche Kandidaten“ sind bisher mehrere Arten, die bereits in einer früheren Naturschutzverordnung enthalten waren und daher in der neuen Verordnung explizit genannt werden. Dazu zählen Schönhörnchen (Callosciurus erythraeus) aus Asien sowie Grauhörnchen (Sciurus carolinensis), Fuchshörnchen (Sciurus niger), Schwarzkopfruderenten (Oxyura jamaicensis), Ochsenfrösche (Rana catesbeiana), Zierschildkröten (Chrysemys picta) und Rotwangen-Schmuckschildkröten (Trachemys scripta elegans), die alle aus Nordamerika stammen.
Auf die Naturschutzbehörden kommt anschließend einiges an Arbeit zu: Sie müssen innerhalb von eineinhalb Jahren die Wege ermitteln, auf denen die geächteten Arten in die EU eingeschleppt werden, Aktionspläne aufstellen und ein Überwachungssystem etablieren. Gleichzeitig soll so der Informationsaustausch verbessert und eine Art „Frühwarnsystem“ entstehen, damit noch nicht betroffene Regionen rechtzeitig reagieren können.
Mit der neuen EU-Verordnung wird ein zentrales Element der 2011 verabschiedeten EU-Strategie zum Schutz der Biodiversität umgesetzt. Die Verordnung wird in den kommenden Jahren weitreichende Konsequenzen haben für Behörden, Händler bis hin zum Endverbraucher, denn sie setzt ehrgeizige Ziele zur Lösung von Problemen, die die zunehmende Globalisierung für die Natur mit sich bringt.
Tilo Arnhold
Publikation:
VERORDNUNG (EU) Nr. 1143/2014 DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES über die Prävention und das Management der Einbringung und Ausbreitung invasiver gebietsfremder Arten
http://ec.europa.eu/environment/nature/invasivealien/index_en.htm

29.01.2015, Georg-August-Universität Göttingen
Lebende Fossilien mit modernen Beinen
Göttinger Entwicklungsbiologen finden in urtümlichen Stummelfüßern moderne Genregulation
Im Lauf der Evolution hat sich das Leben von einfachen einzelligen Organismen bis zu hochspezialisierten Lebensformen mit komplizierten Organsystemen entwickelt. Die Forschung geht bislang davon aus, dass auch die genetischen Steuermechanismen in den Lebewesen zunächst sehr einfach waren und dann während der Evolution immer komplexer wurden. Eine Überraschung erlebte nun ein Forscherteam der Universitäten Göttingen und Uppsala, als sie die genetischen Entwicklungsmechanismen bei urtümlichen Stummelfüßern untersuchten. Dabei fanden sie kaum nennenswerte Unterschiede der Genregulation bei heutigen Insekten und Stummelfüßern. Die Ergebnisse sind im Fachmagazin Evolution & Development erschienen.
Die Stummelfüßer gelten bei Zoologen als lebende Fossilien. Sie sind wurmähnliche Tiere mit kleinen Stummelbeinen, auf denen sie laufen können. „Etwa 500 Millionen Jahre alte Fossilien belegen, dass die Stummelfüßer bereits lange vor den Dinosauriern gelebt und sich seit dieser Zeit kaum verändert haben“, erklärt Dr. Nikola-Michael Prpic-Schäper vom Göttinger Zentrum für Molekulare Biowissenschaften und Co-Autor der Studie. Die Beine der heute nur noch in Südamerika, Südafrika und Australien vorkommenden Stummelfüßer sind kurz, dick und ohne Gelenke und somit nur zum langsamen Kriechen geeignet. Dagegen sind die Beine von Insekten hochentwickelt, sodass sie damit springen, rennen und Beute greifen können. „Wir haben daher erwartet, dass sich die genetischen Mechanismen der Beinentwicklung zwischen Insekten und Stummelfüßern erheblich unterscheiden und dachten, dass wir in den Stummelfüßern nur wenige und ganz einfache Genregulationen vorfinden“, sagt Dr. Ralf Janssen, Leiter der Studie an der Universität Uppsala.
Überraschenderweise fanden die Forscher aber kaum nennenswerte Unterschiede. „Der Mechanismus, der in den Insekten die Beingliederung und Gelenkbildung einleitet, läuft nahezu unverändert auch in den Beinen der Stummelfüßer ab – nur dass diese Stummelbeine gar keine Gelenke haben“, sagt Dr. Janssen. Die Stummelfüßer haben also auf genetischer Ebene alles was man braucht, um hochentwickelte Beine zu erzeugen, nutzen diese Fähigkeit aber offenbar nicht. „Auch wenn dies unlogisch erscheint, erkennen wir dadurch, wie Evolution funktioniert. Die Stummelbeine sind quasi eine Vorstufe der Insektenbeine. Die Stummelfüßer haben das Genmaterial für höher entwickelte Beine, brauchen dies aber nicht, da es ihre Lebensweise unter Steinen und in Moospolstern nicht erfordert“, sagt Dr. Prpic-Schäper. „Die Vorfahren der Stummelfüßer haben ihre Fähigkeiten an die ersten Insekten weitervererbt, welche dieses Geschenk gewinnbringend zu nutzen wussten. Heute gibt es etwa 200 Arten von Stummelfüßern aber gut zehn Millionen Insektenarten.“
Originalveröffentlichung: Janssen et al. Aspects of dorso-ventral and proximo-distal limb patterning in onychophorans, Evolution & Development. Doi: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ede.12107/full

30.01.2015, LBV
Endergebnis Stunde der Wintervögel 2015
Die Kohlmeise ist Bayerns häufigster Wintervogel 2015
In einem bis zum Schluss spannenden Kopf-an-Kopf-Rennen sicherte sich 2015 die Kohlmeise den Spitzenplatz vor dem Vorjahressieger Feldsperling. Aufgrund des milden Wetters im gesamten Vorjahr haben viele Kohlmeise drei Mal gebrütet und konnte ihre Bruten auch erfolgreich aufziehen.
Erfreuliches gibt es von der Amsel (4.): Auch sie hat überwiegend drei Mal gebrütet und so ihren Negativtrend der letzten Jahre leicht abfedern können. Völlig überraschend schaffte es das Rotkehlchen (10.) mal wieder unter die zehn häufigsten bayerischen Wintervögel. Als weiterer Profiteur der warmen Temperaturen 2014 konnte es sogar in über der Hälfte der bayerischen Gärten beobachtet werden.
Die bayerische Vogelhitparade 2015
So viele Eisvögel und Zaunkönige wie noch nie
So häufig wie noch nie wurde der Zaunkönig gesichtet. In zehn Prozent aller bayerischen Gärten konnte diesmal „dieser kleine, braune Vogel mit Stummelschwanz“, wie ihn eine Teilnehmerin bei ihrer Nachfrage liebevoll beschrieb, beobachtet werden. Bei großer Kälte erleidet der Zaunkönig oft starke Verluste. Als Folge des milden und schneearmen Winters 2013/14 war er jetzt aber besonders häufig.
Spektakulär sind die Beobachtungen von bayernweit 107 Eisvögeln, waren es in den Vorjahren doch höchstens halb so viele. Der LBV-Wappenvogel leidet extrem unter strengem Winter und erlitt im Februar 2012, der vielerorts der kälteste seit über 50 Jahren war, starke Verluste wie die Zählung 2013 zeigte. In den milden Wintern dieses und des letzten Jahres konnte er sich nun bestens halten, und wir als LBV freuen uns natürlich besonders über diesen Höchststand.
„Ich bin ein Star und bleibe da“
Frei nach dem Motto: „Ich bin ein Star und bleibe da“ verbrachten so viele Stare wie noch nie den Winter in Bayern. Wurden in den Vorjahren meist um die 1.000 dieser Zugvögel gezählt, waren es dieses Mal knapp 5.000.
Dabei hielten sie sich vor allem in Oberbayern auf. In den Landkreisen Bad Tölz/Wolfratshausen und Miesbach schafft es der Star sogar in die Top Ten. Aufgrund des milden Wetters bis Weihnachten hatten sich viele Stare den gefährlichen Zug in den südlichen Mittelmeerraum gespart.
Viele Silberreiher und Rotmilane unter den Besondernheiten
Beeindruckend ist auch die stark zunehmende Zahl an Silberreihern in Bayern. Mit über 500 Vögeln landete der große und elegante weiße Reiher sogar zwei Plätze vor seinem bekannteren Verwandten, dem Graureiher. Früher ein äußerst seltener Gast, ist er nun im Winter in größeren Trupps gut auf Wiesen und Äckern zu sehen. Obwohl der Silberreiher noch nicht in Bayern brütet, werden es immer mehr. Warum das so ist, wissen wir aber noch nicht.
Das milde Wetter hat außerdem dazu geführt, dass am Aktionswochenende noch über 40 und somit ungewöhnlich viele Rotmilane in Bayern beobachtet werden konnten. Normalerweise ein Kurzstreckenzieher wie der Star, sahen auch viele dieser Greifvögel keinen Grund, nach Süden zu fliegen. Sollte es noch mal richtig kalt werden, dann können die Rotmilane aber ganz spontan auf das Wetter reagieren.
Die meisten Vögel bekamen die Teilnehmer in den östlichen Regierungsbezirken zu sehen. Dabei zählten die Niederbayern erneut mit Abstand die meisten Vögel pro Garten nämlich 46, aber auch die Oberfranken (41) und Oberpfälzer (40) bekamen überdurchschnittlich viel Vogelbesuch. Unterfranken lag mit 37 Vögeln genau im bayernweiten Durchschnitt, dahinter folgen Schwaben (36), Mittelfranken (35) und Oberbayern (34).

Bundesweit sieht es ein bisschen anders aus.

30.01.2015, NABU
Punktlandung bei der „Stunde der Wintervögel“
Die postalisch eingegangenen Meldungen sind nun auch in der Datenbank erfasst und so kommt die „Stunde der Wintervögel“ 2015 am Ende auf glatte 53.000 Gärten und Parks. Wir bedanken uns bei 77.000 Vogelfreundinnen und Vogelfreunden für ihre Teilnahme! Trotz des abweisenden Wetters am Beobachtungswochenende ist das im Vergleich zum Vorjahr geradezu eine Punktlandung, bei den Beobachtungsorten eine Winzigkeit unter 2014, dafür bei den Teilnehmern sogar ein kleines Plus.
Auch die Zahl der beobachteten Vögel nahm gegenüber dem Vorjahr leicht zu, auf nun 2,08 Millionen.

30.01.2015, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen
Krebspest: Dem Killer auf den Fersen – Schneller und sicherer Nachweis des Erregers in Wasserproben
Wissenschaftler des Senckenberg Forschungsinstituts in Gelnhausen und des Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrums (BiK-F) haben im Auftrag der Oberen Fischereibehörden der Regierungspräsidien Darmstadt, Gießen und Kassel ein neues Verfahren entwickelt, den in Fließgewässern gefürchteten Krebspesterreger in Wasserproben sicher nachzuweisen. Die kostengünstige und hochsensitive genetische Methode soll in Zukunft flächendeckend eingesetzt werden, um die Krebspest in heimischen Gewässern zu überwachen. Finanziell gefördert wurde das Projekt aus Mitteln der Fischereiabgabe, die das Land Hessen den Regierungspräsidien zur Verfügung stellt.
Für die in Deutschland heimischen Flusskrebse endet die Krebspest in der Regel tödlich. Die von amerikanischen Flusskrebsarten eingeschleppte Krankheit führt zum Rückgang bis hin zum Zusammenbruch ganzer Bestände europäischer Arten, wie beispielsweise dem Edelkrebs (Astacus astacus) oder dem Steinkrebs (Austropotamobius torrentium).
„Die Krebspest ist eine gravierende Seuche und eine der 100 gefährlichsten invasiven Arten weltweit“, erklärt Professor Dr. Marco Thines vom Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum (BiK-F) und fügt hinzu: „Wir haben uns deshalb – gemeinsam mit Kollegen von den Oberen Fischereibehörden in Hessen – daran gesetzt ein neues Verfahren zu entwickeln, um den Krebspesterreger (Aphanomyces astaci) in Wasserproben sicher nachzuweisen.“
Invasive nordamerikanische Krebsarten wie der Signalkrebs (Pacifastacus leniusculus) oder der Kamberkrebs (Orconectes limosus) sind versteckte Träger des Krebspesterregers. „Diesen eingewanderten Flusskrebsen macht der Erreger keine Schwierigkeiten. Doch einheimische Flusskrebse haben im Gegensatz zu den invasiven Arten keine ausreichende Immunabwehr gegen den Pilz entwickelt und sterben daran in kürzester Zeit“, erläutert Claudia Wittwer, Doktorandin am Senckenberg Forschungsinstitut in Gelnhausen.
Träger des Erregers setzen kontinuierlich die gefährlichen Krebspest- Sporen in das sie umgebende Wasser frei. Die Sporen finden ihre Wirte über bestimmte, bisher noch nicht identifizierte chemische Stoffe. Trifft eine Spore auf einen Flusskrebs, dringt sie in die Oberfläche des Organismus ein und der Pilz befällt das Gewebe. „Durch die zunehmende Ausbreitung von invasiven Flusskrebsarten in unseren Fließgewässersystemen sind die einheimischen Restbestände bundesweit gefährdet“, verdeutlicht Wittwer.
Das hessische Forscherteam hat nun eine neue Methode gefunden, um freigesetzte Krebspest-Sporen in Wasserproben eindeutig und schnell nachzuweisen. „Wir konnten durch Filtrierung über Glasfaserfilter die Sporen auffangen, die DNA im Labor extrahieren und diese dann auf das Vorhandensein spezifischer Sequenzmuster von Krebspest-Sporen absuchen“, erklärt Wittwer und freut sich: „Damit wurde nun erstmals in Deutschland eine innovative, auf „eDNA“ basierende Methode erfolgreich in der Praxis angewandt!“
„eDNA“ (environmental DNA) oder „Umwelt-DNA“- Fragmente sind, je nach herrschenden Umweltbedingungen, kürzere oder längere Teile der Erbsubstanz. Sie entsteht dadurch, dass Organismen in ihrem jeweiligen Lebensraum genetische Spuren, wie abgestorbene Hautzellen oder Ausscheidungen, hinterlassen. Diese kleinsten Spuren werden dann genutzt, um den Krebspesterreger im Wasser aufzuspüren.
„Der Nachweis der Krebspest über die eDNA-Methode ist eine deutliche Verbesserung zu dem bisherigen, auf Gewebeproben basierenden Nachweisverfahren“, meint Dr. Christian Köhler von der Oberen Fischereibehörde in Darmstadt und ergänzt: „ Sie ist viel schneller, so dass wir bei Krebspest-Ausbrüchen rasch Gegenmaßnahmen ergreifen können, beispielsweise die gezielte Entnahme infizierter Signalkrebse mittels Fangreusen oder das Belassen von Querbauwerken im Gewässer mit zusätzlichem Einbau von sogenannten Krebssperren.“
Nicht zuletzt aufgrund der hohen Sensitivität und der geringen Kosten wird die eDNA-Methodik in Zukunft bei Verdachtsfällen oder bei einem Massensterben von Flusskrebsen an einem Gewässersystem Verwendung finden. Aufgrund des großen Erfolgs des Pilotprojektes werden außerdem Überlegungen angestellt, die eDNA-Methode auf andere naturschutzrelevante Anwendungsgebiete – von der Früherkennung invasiver Arten über den Nachweis von seltenen oder schwer nachweisbaren Organismen bis hin zur Untersuchung ganzer Artgemeinschaften – auszudehnen.

02.02.2015, Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung
Stichlingsweibchen stimmen Nachwuchs auf Klimawandel ein
Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) haben erstmals nachgewiesen, dass Dreistachlige Stichlinge aus der Nordsee Informationen über ihre Lebensbedingungen und Umwelt auch ohne Genveränderungen an ihren Nachwuchs weitergeben.
Diese Fähigkeit könnte ein wichtiger Baustein für die Anpassung der Art an die Folgen des Klimawandels sein, berichten die AWI-Forscher in einer kürzlich erschienenen Studie im Fachmagazin Functional Ecology. Interessanter Weise obliegt die Informationsweitergabe jedoch hauptsächlich den Stichlingsweibchen. Die Temperaturerfahrungen der Männchen spielen bei dieser Art nur eine kleine Rolle.
Der Klimawandel und die damit einhergehende Erwärmung der Meere beschäftigt Wissenschaftler weltweit. Vor allem geht es um die Frage: Was passiert mit den Meereslebewesen, wenn die vorhergesagten Veränderungen Wirklichkeit werden? Werden sich die vielen Arten zum Beispiel an die steigende Wassertemperatur anpassen können? Dieser Frage sind Dr. Lisa Shama und Dr. Mathias Wegner vom AWI-Sylt am Beispiel des Dreistachligen Stichlings (Gasterosteus aculeatus), gefischt aus dem Sylter Wattenmeer, nachgegangen.
In einem mehrmonatigen Laborversuch untersuchten sie, ob allein die Erfahrungen der Elternfische die Wachstumsraten ihrer Nachkommen beeinflussen können. „Uns ging es dabei nicht um die genetische Vererbung, sondern allein um die gen-unabhängige Informationsweitergabe. Denn sollte es derartige Effekte geben, würden diese eine entscheidende Rolle spielen, um die Folgen rapider Klimaveränderungen abzupuffern“, sagt Biologe Mathias Wegner.
Der Ausgangspunkt der Studie: Die Nordsee wird wärmer
Für die Nordsee, den Lebensraum des Dreistachligen Stichlings, sagen Klimamodelle bis zum Jahr 2100 einen Anstieg der mittleren Wassertemperatur im Sommer um bis zu 4 Grad Celsius vorher. Das bedeutet konkret eine Erwärmung von aktuell 17 Grad im Mittel auf dann 21 Grad Celsius. „Der Dreistachlige Stichling ist ideal, um Anpassungen an derartige Umweltänderungen zu untersuchen“, sagt AWI-Biologin Lisa Shama. „Die Art kommt erstens auf der ganzen Nordhalbkugel vor. Sie hat sich zweitens in der Vergangenheit an eine große Spanne von Umweltbedingungen angepasst. Drittens sind die Fische leicht zu züchten und im Labor über mehrere Generationen hinweg zu halten“, so die Erstautorin der Studie.
In ihrem Laborversuch haben Lisa Shama und Mathias Wegner Stichlingsweibchen und Stichlingsmännchen entweder in 17 oder 21 Grad Celsius warmem Wasser gehalten. Nach zwei Monaten wurden die Fische dann innerhalb und zwischen ihren Akklimatisierungstemperaturen verpaart. Stichlinge vermehren sich über eine externe Befruchtung: Eier und Spermien treffen erst im Wasser aufeinander. Indem die Forscher befruchtete Eier mehrerer Elternpaare für die Untersuchungsgruppen mischten, stellten sie sicher, dass in allen Gruppen Nachkommen verschiedener Eltern waren. So konnten die Wissenschaftler genetische Effekte ausschließen.
Diese Nachkommen wurden anschließend wiederum bei 17 oder 21 Grad Celsius aufgezogen, um die akuten Umwelteffekte von solchen zu trennen, welche die Mütter und Väter übertragen. Nach 30 Tagen wuchsen jene Nachkommen am besten, die in Wasser mit derselben Temperatur aufwuchsen, in der auch ihre Mutter gelebt hat. „Dieses Ergebnis bedeutete für uns, dass wir uns bei der Ursachenforschung der Informationsweitergabe auf die Weibchen konzentrieren konnten“, erklärt Mathias Wegner.
Fündig wurden die Wissenschaftler dann auch tatsächlich in den Mitochondrien, den „Kraftwerken“ der Zellen. Diese nämlich werden ausschließlich über die Eier, also nur von den Stichlingsweibchen an den Nachwuchs weitergegeben. Bereits in der Eizelle sind tausende Mitochondrien vorhanden, damit die Embryonen sofort mit der weiteren Entwicklung beginnen können. In Zusammenarbeit mit Dr. Felix Mark und Dr. Anneli Strobel vom AWI-Bremerhaven konnten die Biologen zeigen, dass Mitochondrien im Herzmuskel der Jungfische weniger Energie verbrauchen, wenn der Nachwuchs in Wasser mit jener Temperatur lebt wie es auch schon die Mütter getan hatten.
Diese Erkenntnis bedeutet mit Blick auf die Stichlinge: Der Nachwuchs, der in derselben Umgebung wie die Mutter aufwuchs, hatte einen optimierten Energieverbrauch im Herzmuskel, also einen optimierten Stoffwechsel. „Die Mutter gibt mit ihren Mitochondrien Informationen über die Umwelt an ihre Kinder weiter“, resümiert Lisa Shama. „Dieser Effekt blieb auch längerfristig bestehen, obwohl das Wachstum dann hauptsächlich von der Umwelt der Nachkommen bestimmt wurde“, ergänzt Mathias Wegner.
Denn: Nach 60 Tagen wuchsen alle Gruppen besser bei 17 als bei 21 Grad Celsius. Die mütterlichen Effekte waren aber in der ungünstigeren Umwelt (21 Grad Celsius) immer noch deutlich vorhanden, während die väterlichen Effekte kaum einen Einfluss auf das Wachstum der Nachkommen hatten.
Die Schlussfolgerung: Die Informationen stecken in den Mitochondrien
„Stichlingsweibchen geben ihrem Nachwuchs trainierte Mitochondrien mit, welche an die selbst erfahrenen Umweltbedingungen angepasst sind. Auf diese Weise erhalten die Jungfische Informationen über die Umwelt und Lebensbedingungen der Mutter, ohne eine genetische Veränderung erfahren zu haben. Das heißt, bei dieser Art spielen mütterliche Effekte eine entscheidende Rolle, wenn es für die Fische darum geht, sich an Veränderungen ihres Lebensraumes anzupassen“, fasst Mathias Wegner das Ergebnis der Studie zusammen.
Dieser Mechanismus funktioniert besonders gut in ungünstigen Umwelten – das heißt, bei Stichlingen in warmen Gewässern. „Daraus können wir schlussfolgern, dass der Mechanismus der Informationsweitergabe – also die Weitergabe der optimal angepassten Mitochondrien – einen selektiven Vorteil darstellt und somit das Ergebnis von Evolution ist“, so Lisa Shama.
Die Studie erschien im Dezember 2014 unter folgendem Titel im Fachmagazin Functional Ecology:
Lisa N. S. Shama, Anneli Strobel, Felix C. Mark und K. Mathias Wegner (2014): Transgenerational plasticity in marine sticklebacks: maternal effects mediate impacts of a warming ocean, Functional Ecology, doi: 10.1111/1365-2435.12280 (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2435.12280/abstract)

03.02.2015, Staatliche Naturwissenschaftliche Sammlungen Bayerns
Zur Evolution von Kooperation: Waldrappe kooperieren während der Formationsflüge
Die Entstehung von Kooperation ist immer noch eines der großen Rätsel der Evolutionsbiologie, denn sie widerspricht dem allgemeinen Grundsatz, dass Evolution nur ‚egoistische Gene‘ fördert. In dieser Woche wird in den Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) eine Studie präsentiert, in der wir den V-Formationsflug als eines der seltenen Beispiele für echte Kooperation bei Tieren präsentieren.
Der Waldrapp steht laut der Zoological Society of London auf Platz 12 der am stärksten vom Aussterben bedrohten Vogelarten der Welt. In einem von der Europäischen Union co-finanzierten LIFE+ Projekt unter Leitung des Artenschutzunternehmens Waldrappteam, an dem Markus Unsöld von der Zoologischen Staatssammlung München schon seit 2003 beteiligt ist, soll dieser Zugvogel wieder in Europa angesiedelt werden. Durch menschengeleitete Migrationen lernen die handaufgezogenen Gründertiere eine Zugtradition, die sie an ihre Nachkommen weitergeben. Dieser Kontext bietet einzigartige Rahmenbedingungen für grundlagenwissenschaftliche Forschung. Nur wenige Artenschutzprojekte haben einen derartigen hohen grundlagenwissenschaftlichen Output. So fördert die aktuelle Studie nicht nur unser Verständnis der Evolution von Kooperation, sondern bietet auch einen Einblick in das immer noch rätselhafte Phänomen Formationsflug.
Vor einem Jahr konnte in einer vielbeachteten Publikation in der Zeitschrift NATURE erstmals anhand der Positionsdaten einer Gruppe Waldrappen nachgewiesen werden, dass Vögel im V-Formationsflug tatsächlich energieeffizienter fliegen als einzeln. Individuen nutzen den aerodynamischen Aufwind, der von einem voranfliegenden Vogel erzeugt wird. Daraus resultiert eine Kostenasymmetrie in Abhängigkeit von der Position in der Formation. Insbesondere stellt sich die Frage, wer an der unvorteilhaften Führungsposition fliegen soll. So ein System könnte von ‚Betrügern‘ ausgenutzt werden, die lediglich an vorteilhaften Positionen fliegen und keine Führungsarbeit leisten. Das System wäre somit instabil.
In der aktuellen Publikation zeigen wir, dass junge Waldrappe durch wechselseitige Kooperation trotz Kostenasymmetrie eine stabile Flugformation zustande bringen. Während eines menschengeführten Migrationsfluges mit Waldrappen wurden mit modernen, zeitlich und räumlich hochauflösenden GPS-Loggern die Positionen aller Individuen in der Formation exakt bestimmt. Die Daten zeigen, dass die Waldrappe häufig ihre Positionen in der Formation wechseln und dabei sowohl an energiesparenden Folgepositionen als auch an energetisch unvorteilhaften Führungspositionen fliegen. Im Mittel resultiert für alle Individuen dieselbe Aufenthaltsdauer an Führungs- und Folgepositionen und somit auch dieselbe Energiebilanz. Durch diese Form der Kooperation kann der Formationsflug zu einer evolutionär stabilen Strategie werden. Diese Anpassung der Aufenthaltsdauer erfolgt auf einer paarweisen Ebene und wird als direkte Reziprozität bezeichnet.
Bereits in den 1970er Jahren postulierte Robert Trivers direkte Reziprozität als einen möglichen Mechanismus für die Kooperation. Bislang gab es aber nur ein gut dokumentiertes Beispiel für diese Form der Kooperation: die wechselseitige Fütterung hungriger Gruppengenossen mit Blut bei Vampir-Fledermäusen. Die mangelnde Evidenz für direkte Reziprozität im Tierreich ließ eine zunehmende Zahl an Biologen daran zweifeln, dass es diese Strategie für sich allein gibt. Die deutlichen Ergebnisse unserer Studie übertrafen daher unsere Erwartungen. Wir gehen davon aus, dass spezifische Eigenarten der Migrationsflüge die Evolution eines Kooperationssystems basierend auf direkter Reziprozität begünstigt haben. Dazu gehören ein substanzieller Nutzen für das Individuum beim Flug in der Formation – und daraus resultierend ein hoher Selektionsdruck für den Formationsflug – sowie zahlreiche Gelegenheiten für Interaktionen während der langen Flugstrecken.
Die im Rahmen der Wiederansiedlung noch folgenden menschengeführten Migrationen werden weiterhin einzigartige Möglichkeiten für Datennahmen geben, die bei Wildvögeln nicht durchführbar sind.
Zitat: Voelkl B., Portugal SJ., Unsöld M., Usherwood JR., Wilson A. & Fritz, J. 2015. Matching times of leading and following suggest cooperation through direct reciprocity during V-formation flight in ibis. Proceedings of the National Academy of Science of the USA (PNAS).

Und dieselbe Veröffentlichung noch einmal:

03.02.2015, Humboldt-Universität zu Berlin
Gemeinsam fliegen fördert die soziale Kompetenz
Ein wesentlicher Teil der mitteleuropäischen Vogelpopulation, wie Gänse, Störche und Kraniche, unternimmt saisonale Wanderungen. Bei ihren langen Reisen bilden sie häufig auffällige Staffel- oder V-Formationen. Warum dies energiesparend ist, haben Biologen der Humboldt-Universität zu Berlin wie berichtet vor einem Jahr in einer Studie mit dem Titel „Wenn Zugvögel wandern: Wie schaffen die das bloß?“ gezeigt. Nun ist es ihnen gelungen zu zeigen, dass dies nicht nur Energie spart, sondern auch die Kooperation der Tiere fördert. Der Artikel erscheint in der aktuellen Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Science of the USA (PNAS).
Hinter den Flügeln eines Vogels entsteht beim Flug eine so genannte Luftwalze mit einem Aufwind – um die Flügelspitzen und mit einem Sog nach unten. Ein nachkommender Vogel kann diesen Aufwind des voranfliegenden Vogels nutzen und muss so weniger mit den Flügeln schlagen. Das spart Energie. Da allerdings nicht alle Vögel in einer Formation in gleicher Weise profitieren können, entsteht aus der Frage, wer in der unvorteilhaften Führungsposition voran fliegt, ein soziales Dilemma.
„Um zu verstehen, wie die Zugvögel dieses Problem lösen, haben wir junge Waldrappe begleitet, die im Rahmen eines LIFE+ Wiederansiedlungsprojekts zum ersten Mal in den Süden fliegen. Um die genaue Position aller Vögel in der Formation zu bestimmen, bekamen alle Vögel der Gruppe kleine GPS-Datensammler auf den Rücken gebunden“, erklärt Dr. Berhard Voelkl, Evolutionsforscher am Institut für Biologie der Humboldt-Universität zu Berlin.
Es zeigte sich, dass die Vögel das Kooperationsproblem durch paarweise Reziprozität lösen. Das heißt, die Vögel wechseln sich ab und achten darauf, dass jeder genau gleich viel Zeit sowohl in der unvorteilhaften Führungsposition als auch in der energiesparenden Folgeposition verbringt.
„Die Evolution von Kooperation ist immer noch eines der großen Rätsel der Evolutionsbiologie, da sie dem allgemeinen Grundsatz, dass Evolution nur egoistische Gene fördert, widerspricht“, sagt Berhard Voelkl. Wie sich gezeigt hat, ist der Formationsflug von Zugvögeln nicht nur ein sehr prominentes Beispiel tierischer Kooperation, sondern auch ein hervorragendes Studienmodell, um die Evolution der Kooperation zu erforschen.
Finanziert wurde die Studie im Rahmen des Projekts ‚Vo_1806-1-1: How do Migrating birds solve the voluneer’s dilemma‘, welches von der DFG gefördert wurde.
Originalveröffentlichung
Voelkl B., Portugal SJ., Unsöld M., Usherwood JR., Wilson A. & Fritz, J. (2015): Matching times of leading and following suggest cooperation through direct reciprocity during V-formation flight in ibis. Proceedings of the National Academy of Science of the USA (PNAS): http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1413589112

03.02.2015, Staatliche Naturwissenschaftliche Sammlungen Bayerns
Frischer Fisch: 150 Millionen Jahre alt
Ein Forscherteam des Jura-Museum Eichstätt (SNSB-JME) und des American Museum of Natural History (AMNH) untersuchte in einer Forschungsgrabung in den jurazeitlichen Plattenkalken von Ettling ein einzigartiges marines Ökosystem, das von Fischen dominiert war. Die Forschungsgrabung Ettling des Jura-Museums Eichstätt liefert außergewöhnlich gut erhaltene Fossilien. Die hervorragende Fossilerhaltung ermöglicht auch die Beantwortung von Fragen zur Ökologie und Paläobiologie. Zudem liefert die Fundstelle zahlreiche, bisher noch unbekannte Arten. Die Ergebnisse der von der Volkswagenstiftung finanzierten Studie sind in der renommierten Fachzeitschrift PLOS ONE erschienen.
„Die Plattenkalke von Ettling sind Ablagerungen eines unabhängigen Beckens innerhalb des großen Solnhofener Archipels, eines rund 150 Millionen Jahre alten tropisch warmen Flachmeeres, das von verstreuten Inseln, Schwamm- und Korallenriffen, Sandbarren und tieferen Becken geprägt war“ erläutert Dr. Martina Kölbl-Ebert, die an der Studie beteiligte Leiterin des Jura-Museums Eichstätt.
In den Becken lagerten sich die Solnhofener Plattenkalke ab, die durch ihre außerordentlich gut erhaltenen Wirbeltierfossilien, darunter der Urvogel Archaeopteryx, weltberühmt sind. Die Forschungsgrabung Ettling erschließt eines dieser Plattenkalkbecken. Während in den bekannten Plattenkalkbecken von Eichstätt, Solnhofen und anderswo Fische rund 10 bis 20% der Funde ausmachen, sind in Ettling über 95% aller Fossilien Fische, während beispielsweise Krebse extrem selten sind und Tintenfische völlig fehlen.
Interessanterweise sind viele der Ettlinger Fische neue, bisher unbekannte Arten. „Sie bieten Informationen über die frühe Entwicklungsgeschichte der modernen Strahlenflosser und machen Ettling zu einem herausragenden Fenster in die Erdgeschichte“ freut sich Dr. Jennifer Lane, die als Research Associate des AMNH an der Studie beteiligt ist.
Die Untersuchung von Mageninhalten, Fraßresten und fossilem Kot ergänzt die anatomische Untersuchung der Fischfossilien und bestätigt die dort gewonnene Erkenntnis, dass die Nahrungsketten des Ettlinger Ökosystem jenseits des Planktons im Wesentlichen aus Fischen unterschiedlicher Größe bestand.
„Dieses ungewöhnliche Ökosystem mit seiner teils einzigartigen Fischfauna unterscheidet diese Fundstelle von den bekannteren Plattenkalkbecken des Solnhofen Archipels und ist wahrscheinlich die Folge einer Isolation dieses Beckens. Die Ettlinger Fauna demonstriert, wie wichtig es ist, die einzelnen Plattenkalkbecken der Solnhofener Plattenkalke getrennt zu untersuchen. Nur so lassen sich die ökologischen Zusammenhänge verstehen“ betont Grabungsleiter und Fischspezialist Dipl.-Geol. Martin Ebert.
Originalveröffentlichung:
Ebert, Martin; Kölbl-Ebert, Martina; Lane, Jennifer (2015): Fauna and Predator-Prey Relationships of Ettling, an Actinopterygian-Fish Dominated Konservat-Lagerstätte from the Late Jurassic of Southern Germany. PLOS ONE http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0116140

03.02.2015, Universität des Saarlandes (Gemeinsame Pressemeldung der Universität des Saarlandes und der Universität Leipzig)
Vom Flugdinosaurier zum Vogel: Software verbessert das Erstellen von Stammbäumen
Ob Dinosaurier, Mammutbäume oder Eintagsfliegen – die Evolution hat im Laufe von Jahrmillionen vielerlei Lebewesen hervorgebracht. Um zu untersuchen, in welchem verwandtschaftlichen Verhältnis sie zueinander stehen, erstellen Forscher Stammbäume. Bioinformatiker aus Saarbrücken, Leipzig und Marburg haben nun ein Rechenverfahren entwickelt, das hierfür deutlich mehr Daten heranzieht, als dies bislang der Fall war. Die Methode zeigt exaktere Verwandtschaftsverhältnisse zwischen den Arten auf. Die Forschungsarbeit wurde in der renommierten Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ veröffentlicht.
Einer Studie amerikanischer Wissenschaftler aus dem Jahr 2011 zufolge gibt es auf der Erde schätzungsweise knapp neun Millionen Arten. In welchem verwandtschaftlichen Verhältnis diese stehen, untersuchen Evolutionsbiologen etwa anhand der Gene. Diese werden von Generation zu Generation an die Nachkommen weitergegeben. Manche von ihnen werden hierbei immer wieder dupliziert, mutieren oder gehen verloren – ein Mechanismus, der mit dafür sorgt, dass stets neue Arten entstehen. Das Problem der Wissenschaftler: Um die gesamte evolutionäre Geschichte der Arten zu bestimmen, können sie nur auf Gene von lebenden Arten und in einigen Ausnahmen auf die von ausgestorbenen Spezies, wie die des Neandertalers, zurückgreifen.
Bislang stehen beim Erstellen von Stammbäumen nur sogenannte orthologe Gene im Fokus. „Sie sind als ähnliche DNA-Abschnitte in verschiedenen Arten vorhanden und gehen auf einen gemeinsamen Gen-Vorfahren zurück, aus dem neue Arten entstanden sind“, erklärt Marc Hellmuth vom Zentrum für Bioinformatik an der Universität des Saarlandes. Das Team um Hellmuth und seinen Leipziger Kollegen Nicolas Wieseke hat eine Software entwickelt, die beim Aufspüren von Verwandtschaftsverhältnissen zwischen Arten erstmals auch weitere genetische Informationen nutzt. „Neben den orthologen betrachten wir zusätzlich paraloge Gene“, so Hellmuth. „Sie gehen auf ein Vorläufer-Gen zurück, das sich bereits bei einem gemeinsamen Vorfahren verdoppelt hat und dann erst an die nachfolgenden Arten weitergegeben wurde.“ Eine dritte Gen-Gruppe (xenologe Gene) spiele bei Mikroorganismen eine Rolle.
„Mathematische Überlegungen haben uns gezeigt, dass sehr viel zur Konstruktionen von Stammbäumen ungenutzte Information in den vorhandenen Daten versteckt sein sollte. Die Praxis zeigt uns nun, dass wir diese tatsächlich anzapfen können“, sagt Professor Peter Stadler. Der Bioinformatiker der Universität Leipzig ist einer der Autoren des Artikels.
„Da wir bei unserer Methode erstmals deutlich mehr Informationen aus dem Erbgut einfließen lassen können als bislang üblich, ist das Berechnen exakterer Artenbäume möglich“, so der Saarbrücker Wissenschaftler. Das Rechenverfahren der Bioinformatiker wertet dafür zunächst bestimmte Genabschnitte von Lebewesen aus und erkennt, ob diese etwa ortholog oder paralog sind. Darauf aufbauend errechnet es, in welchem verwandtschaftlichen Verhältnis die Arten zueinander stehen.
Auch andere Wissenschaftler wie Anthropologen oder Evolutionsforscher könnten die Technologie künftig nutzen, um genauere Verwandtschaftsverhältnisse aufzuspüren.
Neben Hellmuth und Wieseke, beide Erstautoren der Studie, waren an dieser Arbeit weitere Kollegen aus Leipzig und Saarbrücken sowie Forscher aus Marburg beteiligt.
Die Studie wurde veröffentlicht: Phylogenomics with Paralogs, Marc Hellmuth, Nicolas Wieseke, Martin Middendorf, Hans-Peter Lenhof, Marcus Lechner und Peter F. Stadler, PNAS, 2015.
DOI: 10.1073/pnas.1412770112
Das Programm steht im Netz frei zur Verfügung:
http://pacosy.informatik.uni-leipzig.de/paraphylo

03.02.2015, Heidelberger Institut für Theoretische Studien gGmbH
Neue Zweige am Stammbaum des Lebens
Die Biologin Emily Jane McTavish (University of Kansas) erforscht mit DNA-Sequenzen und informatischen Werkzeugen die Entstehung und Entwicklung der Arten – Forschungsaufenthalt am Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS) mit Stipendium der Alexander von Humboldt-Stiftung.
Im Dezember 2014 stieß Dr. Emily Jane McTavish von der University of Kansas (USA) als Postdoc zum Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS). Sie forscht insgesamt neun Monate lang in der Scientific Computing-Gruppe (SCO, Leitung: Alexandros Stamatakis). Ans HITS kam Dr. McTavish im Rahmen des Humboldt-Forschungsstipendien-Programms. Das Stipendienprogramm gibt Postdoktoranden die Möglichkeit, ein selbst gewähltes, langfristiges Forschungsvorhaben in Kooperation mit einem ebenfalls selbst gewählten wissenschaftlichen Gastgeber an einer Forschungseinrichtung in Deutschland durchzuführen.
Die Interessen der gebürtigen New Yorkerin sind Stammbaumforschung (Phylogenetik), Genomik und Programmieren. Derzeit beschäftigt sie sich damit, wie durch bioinformatische Software Verwandtschaftsbeziehungen aus Datensätzen gewonnen und in Stammbäumen dargestellt werden können. Wissenschaftler können heute Gensequenzen in rasanter Geschwindigkeit generieren – doch auch die Analyse dieser Datenmengen ist wichtig. Dazu benötigen die Forscher spezielle Techniken, ohne die eine solche Auswertung viel zeitaufwändiger wäre.
„Alexandros Stamatakis und seine Gruppe haben einige der besten und schnellsten Werkzeuge zur Stammbaumanalyse entwickelt. Ich freue mich sehr darüber, von ihnen lernen zu können“, so die 31-Jährige. „Ich schätze das beeindruckende Fachwissen und die Erfahrung der Gruppe, zum Beispiel im Bereich der Analyse sehr großer Datensätze.“ Vom Aufenthalt am HITS erhofft sie sich außerdem, ihre Programmierkenntnisse zu vertiefen und die Werkzeuge, die die SCO-Gruppe entwickelt hat, auch auf ihre Forschung anwenden zu können.
Die Amerikanerin ist an ihrer Heimatuniversität am „Open Tree of Life Project“ http://blog.opentreeoflife.org/ beteiligt, bei dem ein Stammbaum aller 1,8 Millionen derzeit bekannten Arten erstellt wird. Eine Besonderheit des Baums ist, dass er ständig durch neue oder bereits bekannte phylogenetische Informationen aktualisiert wird. Für das langfristige Bestehen des Open Tree of Life ist daher die schnelle Aktualisierung der Stammbauminformationen, auf die sich Emily Jane McTavish konzentriert, unabdingbar. Genau deshalb empfindet sie den Aufenthalt am HITS als echten Gewinn: „In Alexandros Stamatakis‘ Forschungsgruppe kann ich meine Programmierkenntnisse ausbauen und bioinformatische Methoden erlernen, die mir bei der Beantwortung der Fragen helfen, die mich besonders interessieren: Wie funktioniert Evolution wirklich? Wie sind die unzähligen Arten entstanden und wie stehen sie miteinander in Verbindung?“
Die Forschungsgruppe Scientific Computing (SCO) am HITS entwickelt Methoden, mit denen Stammbäume verschiedener Arten berechnet werden können. Die Wissenschaftler entwarfen zum Beispiel neue Algorithmen und Software für den Stammbaum der Insekten und den Stammbaum der Vögel. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen erschienen kürzlich im Fachjournal „Science.

03.02.2015, Deutsche Wildtier Stiftung
SIE sucht Partner mit Pinselohr
Deutsche Wildtier Stiftung: Die Paarungsrufe der Luchse verhallen oft ungehört
„Single-Frau sucht wilden Nachtschwärmer mit Stummelschwanz, ausgeprägtem Backenbart, gutem Gehör und scharfem Blick zwecks Familienplanung…!“ Die Paarungszeit der Luchse (Lynx lynx) beginnt jetzt im Februar, doch die Partnersuche gestaltet sich extrem schwierig: Mister Pinselohr ist sehr selten! Und so verhallen die Rufe der Tiere oft ungehört.
Das Vorkommen von Luchsen ist in Deutschland auf wenige Gebiete beschränkt, denn die Wildkatze hat große Ansprüche an ihren Lebensraum. Die Einzelgänger brauchen für ihre Streifzüge geschlossene Waldgebiete und kommen gegenwärtig beispielsweise im Bayerischen Wald und im Harz vor. Der letzte Fotonachweis eines Luchses im Pfälzerwald ist fünf Jahre alt. „Eine tierische Partnerbörse für Luchse gibt es nicht, doch in der Pfalz hilft der Mensch aktiv nach“, sagt Eva Goris, Pressesprecherin der Deutschen Wildtier Stiftung. „Wildfänge aus dem Schweizer Jura und den Karpaten in der Slowakei sollen im kommenden Jahr im Pfälzerwald ausgewildert werden, um die faszinierenden Tiere langfristig anzusiedeln.“
Das „LIFE“-Projekt zur Wiederansiedlung von Luchsen im Biosphärenreservat Pfälzerwald wird von der Stiftung Natur und Umwelt Rheinland-Pfalz in Mainz durchgeführt. Ob die Partnersuche der Luchse in Zukunft eine Chance hat, wird sich zeigen. „Die Deutsche Wildtier Stiftung unterstützt das Projekt finanziell“, sagt Goris. „Die Arbeit ist aufwendig und das Geld ist gut angelegt“, sagt die Pressesprecherin der Deutschen Wildtier Stiftung. „Für den Luchs bietet der Pfälzerwald als relativ unzerschnittener Lebensraum gute Überlebenschancen.“ Eines steht fest: Nur mit Unterstützung der Menschen hat die europäische Großkatze die Möglichkeit auf ein Leben in Freiheit.
Spaziergänger müssen sich nicht fürchten: Luchse meiden den Menschen. Auch die Beziehung unter Luchsen dauert nicht lange: Gleich nach der Paarung wird der Erzeuger von der Katze fauchend verjagt. Um den Nachwuchs kümmert sich „Mama Luchs“ nach etwa zweimonatiger Trächtigkeit selbst. Die alleinerziehende Mutter – sie bringt ein bis fünf Jungtiere zur Welt – ist fünf Monate lang mit dem Säugen und ein Jahr mit der Aufzucht der Rasselbande beschäftigt.
Die Deutsche Wildtier Stiftung unterstützt das LIFE-Projekt zur Wiederansiedlung von Luchsen im Biosphärenreservat Pfälzerwald der Stiftung Natur und Umwelt Rheinland-Pfalz, die sich für eine überlebensfähige Luchspopulation im Pfälzerwald engagiert.

04.02.2015, Max-Planck-Institut für Ornithologie
Erbgut des Kanarienvogels entschlüsselt – Hormone regulieren Gene saisonal singender Vögel
Bald ist es wieder soweit: In wenigen Wochen beginnen in unseren Breiten die Vögel wieder zu singen. Nicht nur Naturfreunde sind davon fasziniert, auch Wissenschaftler. Denn anhand des Vogelgesangs können sie herausfinden, wie solche saisonalen Vorgänge gesteuert werden. Nun hat ein Forscherteam vom Max-Planck-Institut für Ornithologie in Seewiesen und vom Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Berlin erstmals das Genom des Kanarienvogels entschlüsselt. Mit den Gendaten können sie untersuchen, wie die hormonabhängige Steuerung von Genen bei saisonal singenden Vögeln entstanden ist.
Kanarienvögel werden seit dem 15. Jahrhundert als Haustiere gehalten. Sie sind die Nachfahren wildlebender Populationen auf den Azoren, Madeira und den Kanarischen Inseln im Nordatlantik. Seitdem ist der Kanarienvogel zu einem der beliebtesten Modelltiere für die Erforschung des Vogelgesangs geworden, denn die Tiere singen im Laufe des Jahres unterschiedlich und vermehren sich nur zu bestimmten Zeiten im Jahr. Hormone und Gehirnareale, die für die Steuerung des Gesangs verantwortlich sind, schwanken bei den Vögeln ebenfalls im Laufe des Jahres.
Einem Team aus Forschern der Abteilung Verhaltensneurobiologie um Manfred Gahr vom Max-Planck-Institut für Ornithologie in Seewiesen und von der Servicegruppe Sequenzierung des Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik in Berlin um Bernd Timmermann haben nun mit Kollegen aus Brasilien und England untersucht, wie sich bei Singvögeln die Steuerung von Genen durch Hormone entwickelt hat. Sie haben dafür erstmals das Kanarienvogel-Erbgut mit hoher Genauigkeit komplett entschlüsselt. „Wir haben uns auf das Genom weiblicher Vögel konzentriert, da bei den Vögeln, anders als bei den Säugetieren, die Weibchen unterschiedliche Geschlechtschromosomen, Z und W, besitzen“, sagt Heiner Kuhl vom Max-Planck-Institut für molekulare Genetik.
Beim Abgleich des Kanarien-Erbguts mit den bekannten Genomen anderer Vogelarten zeigte sich, dass diese sich im Großen und Ganzen recht ähnlich sind. Unterschiede treten erst bei detaillierteren Vergleichen auf: Zum Beispiel unterscheiden sich Vogelarten in einzelnen Grundbausteinen des genetischen Codes. Dies kann sich auf die Bindungsstellen von Hormonrezeptoren für Östrogene und Androgene auswirken. „Solche Unterschiede können selbst bei sehr nah verwandten Arten dazu führen, dass die Gene verschieden stark aktiv sind“, sagt Carolina Frankl-Vilches vom Max-Planck-Institut für Ornithologie.
Die Wissenschaftler haben zudem in männlichen Vögeln Schwankungen in den beiden Hormon-empfindlichen Gehirnregionen HVC und RA untersucht. Diese dienen der Gesangskontrolle. Ein Vergleich mit dem relativ nahe verwandten Zebrafink, der im Gegensatz zum Kanarienvogel keinen saisonalen hormonsensitiven Gesang besitzt, ergab, dass in den Gesangskontrollregionen viele Gene aktiv sind, die nur beim Kanarienvogel, aber nicht beim Zebrafinken durch Steroidhormone reguliert werden können. Diese Gene scheinen wichtig bei der Neuverdrahtung der Neurone zu sein, die für die saisonalen Änderungen im Gesang verantwortlich sind. “Unsere Ergebnisse belegen, dass der Kanarienvogel zu Recht ein zuverlässiges Modelltier für die molekulare Neurobiologie darstellt. Bei vergleichenden Studien sind sehr exakte Genomanalysen erforderlich, um die Evolution von Genen und ihrer RNA-Abschriften zu untersuchen“, sagt der Koordinator der Studie, Manfred Gahr vom Max-Planck-Institut für Ornithologie.

04.02.2015, Goethe-Universität Frankfurt am Main
Embryonen beim Wachsen zusehen
Die Fachzeitschrift „Nature Methods“ hat die von dem Frankfurter Physiker Ernst Stelzer entwickelte Lichtscheiben-Fluoreszenzmikroskopie zur Methode des Jahres 2014 gewählt. Damit kann man über viele Tage hinweg dreidimensionale Filme von Zellen in den Wurzeln lebender Pflanzen oder in den Eiern heranwachsender Insekten- oder Fisch-Embryonen aufnehmen, ohne sie zu schädigen.
Die Lichtscheiben- beziehungsweise Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskopie (LSFM) ist eine extreme Weiterentwicklung der konfokalen Fluoreszenzmikroskopie. In beiden Verfahren werden fluoreszierende Moleküle, die zum Teil von den Objekten selbst erzeugt werden, zum Leuchten angeregt. Das Problem aller Lichtmikroskope ist, dass Beleuchtung bereits einen Einfluss auf den Stoffwechsel hat. In vielen Zellen werden nämlich die an biochemischen Prozessen beteiligten Moleküle durch Licht geschädigt. Dies wird unter dem Begriff Fototoxizität zusammengefasst. Um die räumliche und zeitliche Verteilung von bestimmten Proteinen (Eiweißen) zu erkennen, verwendet man bei der Fluoreszenzmikroskopie außerdem leuchtfähige Farbstoffe. Leider sind sie nicht lichtecht. Sie verbrauchen sich beziehungsweise bleichen aus, wenn sie angeregt werden.
Beide Probleme treten vor allem dann auf, wenn man dreidimensionale Bilder mit der herkömmlichen konfokalen Lichtmikroskopie aufnehmen will. „Dazu muss man den Fokus des Mikroskops von der Oberfläche bis in die tiefste Schicht des Objekts Ebene für Ebene führen. Dabei werden zwangsläufig jedes Mal alle Schichten beleuchtet, auch wenn sie gar nicht beobachtet werden“, erklärt Stelzer, der seit 2002 an der Entwicklung der LSFM arbeitet. Er ist Professor am Exzellenzcluster Makromolekulare Komplexe der Goethe-Universität.
Ernst Stelzer hatte die Idee, nur jeweils eine Ebene des Objekts, das Objekt also scheibenweise, von der Seite zu beleuchten. Die Kamera, mit der das von den Fluoreszenzfarbstoffen ausgesandte Licht aufgenommen wird, ist senkrecht zu dieser Ebene angeordnet. Der Vorteil: Es wird nur noch diese eine Schicht, die auch beobachtet wird, beleuchtet. Da die ober- und unterhalb liegenden Nachbarschichten nicht beleuchtet werden, werden hier weder die für die Vitalität des Tieres oder der Pflanze wichtigen organischen Moleküle noch die Fluoreszenzfarbstoffe belastet. „Bei einem Zebrafisch-Embryo lässt sich beispielsweise die benötigte Strahlung um zwei bis vier Größenordnungen verringern“, rechnet Stelzer vor. So lässt sich das Wachstum vieler Modell-Embryonen über 50 bis 150 Stunden verfolgen. Da man auch keine Signale von Schichten, die außerhalb des Fokus liegen, erhält, verbessert sich die Qualität der Bilder so erheblich, dass sich dreidimensionale Bildstapel aufzeichnen lassen. LSFM werden also verwendet, um dreidimensionale Prozesse als Funktion der Zeit, also 3D-Filme, zu erzeugen.
Anwendung findet LSFM bereits in den Neurowissenschaften, der Zellbiologie, der Pflanzenbiologie und der Entwicklungsbiologie. Die Methode erlaubt es erstmals auch, vergleichsweise große, aus vielen Zellen bestehende Organismen unter natürlichen (physiologischen) Bedingungen zu beobachten. Sie werden nicht nur unter Bedingungen gehalten, die denen ihres ursprünglichen Lebensraums entsprechen, sie überleben die Beobachtung auch ohne erkennbare Schäden und haben trotz der Beobachtung in einem Mikroskop Nachkommen, die selbst fruchtbar sind. „Das Lichtscheiben-Mikroskop hat bereits begonnen, die Zell-, Pflanzen- und Entwicklungsbiologie zu revolutionieren und wird mit der Zeit weitere Wissenschafts- und Anwendungsfelder beeinflussen“, urteilt Stelzer. Inzwischen werden mehr als 100 dieser Mikroskope in weltweit über 100 Forschergruppen verwendet.

04.02.2015, Goethe-Universität Frankfurt am Main
In der Stadt bauen Kaninchen dichter
Europäische Wildkaninchen erreichen nicht nur hohe Populationsdichten in der Stadt, sie bauen dort auch dichter und kleiner. Das haben Forscher der Arbeitsgruppe Ökologie und Evolution der Goethe-Universität in ihrer Studie zu Wildkaninchenpopulationen in und um Frankfurt am Main herausgefunden.
Wie die Forscher in der online Vorabversion des „Journal of Zoology“ berichten, überwiegen in der Frankfurter Innenstadt kleine Bauten mit wenigen Ein- und Ausgängen. Darin leben nur wenige Tiere – oft sogar nur Pärchen oder einzelne Europäische Wildkaninchen (Oryctolagus cuniculus). Im ländlichen Umland Frankfurts sind die Bautensysteme dagegen deutlich größer und werden von großen sozialen Kaninchengruppen bewohnt.
„Der optimale Lebensraum für ein Wildkaninchen bietet sowohl Zugang zu ausreichend Nahrung als auch die Möglichkeit, in nächster Nähe Bauten anzulegen beziehungsweise schützende Vegetation aufzusuchen“, erklärt Doktorandin Madlen Ziege aus der Arbeitsgruppe von Prof. Bruno Streit. Diese Bedingungen finden sich in ländlichen, oft agrarwirtschaftlich genutzten Flächen mit ausgeräumten und offenen Landschaften zunehmend seltener. Urbane und suburbane Lebensräume entsprechen den Ansprüchen des Wildkaninchens offenbar weitaus besser.
Angesichts der Tatsache, dass in manchen Städten bereits von einer „Kaninchenplage“ gesprochen wird, während der Bestand in vielen ländlichen Teilen Deutschlands in den letzten Jahren stark zurückgegangen ist, wollen die Wissenschaftler aktuell herausfinden, ob urbane Bestände zukünftig als Quell–Populationen für den Erhalt dieser Wildtierart in Deutschland von Bedeutung sein könnten. Dazu untersuchen sie die Populationsgenetik beziehungsweise -dynamik, die Habitatnutzung und den Gesundheitszustand ländlicher, urbaner und suburbaner Wildkaninchenpopulationen.
Link zur Publikation

04.02.2015, Universität Koblenz-Landau
Amphibien bei Laichwanderungen durch Pestizidanwen-dungen gefährdet
Suchen Amphibien ihre Laichplätze in Gewässern auf, durchwandern sie oft auch landwirtschaftlich genutzte Anbauflächen. Wanderungszeiträume und Pestizidanwendungen überschneiden sich häufig, wodurch die Lurche gefährdet werden können, so das Ergebnis einer Studie von Forschern des Instituts für Umweltwissenschaften der Universität Koblenz-Landau und des Leibniz-Zentrums für Agrarlandforschung (ZALF).
Amphibien zählen zu den am stärksten gefährdeten Tiergruppen weltweit. Als eine mögliche Ursache wird die Intensivierung der Landwirtschaft diskutiert. 40 Prozent der weltweiten Landmasse wird landwirtschaftlich genutzt. Somit ist die Landwirtschaft ein wichtiger Lebensraum für Amphibien. Beispielsweise wurden im Jahr 2009 rund 52 Prozent der Fläche Deutschlands landwirtschaftlich genutzt, 70 Prozent davon (zirka 130.000 Quadratkilometer) waren Ackerflächen mit entsprechenden Pestizidanwendungen.
Amphibien werden landläufig meist mit Gewässern in Verbindung gebracht. Dabei leben die meisten europäischen Lurche außerhalb der Laichzeit in terrestrischen Lebensräumen. Auf dem Weg zu ihren Laichplätzen wie Teiche oder Feuchtgebiete müssen Amphibien im Frühjahr oft Ackerflächen durchqueren. In einer im Auftrag des Umweltbundesamtes und 2013 veröffentlichten Studie konnten die Landauer Wissenschaftler bereits nachweisen, dass gebräuchliche Pestizide zu direkter Mortalität bei Amphibien führen.
Erstmals Präsenz von Amphibienarten in landwirtschaftlichen Flächen untersucht
Patrick Lenhart und Carsten Brühl vom Institut für Umweltwissenschaften der Universität Koblenz-Landau und Gert Berger vom Leibniz-Zentrum für Agrarlandforschung (ZALF) in Müncheberg haben erstmals untersucht, wie sich Pestizidanwendungen in landwirtschaftlichen Nutzflächen auf Laichwanderungen auswirken. Über zwei Jahre haben die Forscher auf 100 Anbauflächen das zeitliche Zusammentreffen von 330 Pestizidanwendungen mit den Laichwanderungen untersucht. Beobachtet wurden dabei die vier Arten Moorfrosch, Knoblauchkröte, Gelbbauchunke und Kammmolch. Die Daten wurden im Rahmen einer groß angelegten Monitoring-Studie in intensiv landwirtschaftlich genutzten Flächen im nordöstlichen Flachland von Deutschland erhoben. Die Forscher evaluierten einen realistischen Grad der Amphibien-Exposition durch Pestizide einschließlich der Überlegungen, welche Menge an Pestiziden von Kulturpflanzen durch Anhaften zurückgehalten wird.
Spät wandernde Arten stärker betroffen
Wie stark die Amphibien durch Pestizide gefährdet sind, hängt insbesondere vom Zeitpunkt der Laichwanderung ab, da das Pestizidmanagement in Zeitpunkt, Anzahl und Art je nach Kulturpflanze variiert. Die Studie zeigt, dass spät wandernde Arten wie Rotbauchunke und Knoblauchkröte stärker vom Ausbringen von Pestiziden betroffen sind als früh wandernde Arten wie der Moorfrosch. Bis zu 86 Prozent der Population der Knoblauchkröte war einer einzelnen Fungizidanwendung in Winterraps-Feldern ausgesetzt, während die Pflanzen bereits groß waren und somit rund 80 Prozent des ausgebrachten Pflanzenschutzmittels aufnehmen konnten. In Mais wurde 17 Prozent der untersuchten Populationen der Rotbauchunke der vollen Feldrate einer Herbizidanwendung ausgesetzt, da dies vor dem Aufkeimen ausgebracht wurde und der Boden daher nicht mit Pflanzen bedeckt war. „Die Daten zeigen, dass viele Amphibien Anbauflächen durchwandern können wenn die Pflanzen hoch sind und damit die Gefahr einer direkten Übersprühung der Tiere geringer ist“, erklärt Carsten Brühl. „ Es kann aber auch ein vergleichsweise kleiner Populationsanteil, je nach Pflanzenstand, der vollen Anwendungsrate der Pestizide ausgesetzt sein“. Wie groß die eigentlichen Effekte bei der zeitlichen Überschneidung von Laichwanderung und Pestizideinsatz tatsächlich sind, ist noch unklar und bedarf weiterer Forschung. Denn bislang wurde in Laborstudien die Toxizität von nur wenigen Pestiziden untersucht. Erste Ergebnisse zeigten jedoch, dass unter Laborbedingungen manche Pestizide bei vollen Anwendungsmengen zu einer Sterblichkeitsrate von 100 Prozent, andere bei nur 10 Prozent der Menge bereits 40 Prozent Sterblichkeit bewirkten. „Zudem haben wir in einem Zeitraum von zwei Jahren untersucht. Wir gehen davon aus, dass mögliche Effekte der Pestizide sich erst nach einer größeren Zeitspanne auf die Populationsgröße auswirken“, so Brühl.
Anpassung des Pestizidmanagements nötig
Im europäischen Zulassungsprozess für Pestizide werden die Auswirkungen auf Amphibien bislang noch nicht berücksichtigt. Um die potenzielle Gefahr von Pflanzenschutzmitteln auf Lurche durch ein zeitliches Überlappen der Pestizidausbringung und Laichwanderung zu reduzieren, sollten Pflanzenschutzmittel nur kombiniert mit einem lokalen Monitoring von Amphibienwanderungen ausgebracht werden, so die Empfehlung der Autoren der Studie. „Weitere Forschung ist dringend nötig, um das Wissen über die Effekte von Pestiziden auf Amphibien auszubauen“, betonen Brühl und Kollegen. „Außerdem müsste die Risikoabschätzung für Amphibien Eingang ins Zulassungsverfahren von Pflanzenschutzmitteln finden.“
Die Studie „Temporal coincidence of amphibian migration and pesticide applications on arable fields in spring”, Patrick P. Lenhardt, Carsten A. Brühl, Gert Berger wurde publiziert in Basic and Applied Ecology (online early) und ist auffindbar unter: http://dx.doi.org/10.1016/j.baae.2014.10.005

04.02.2015, BUND
Naturschutz in Deutschland weiter mangelhaft. Naturschutzbericht der Bundesregierung offenbart Krise der biologischen Vielfalt – Verbände fordern Soforthilfeprogramm
Anlässlich des heute im Bundeskabinett verabschiedeten Indikatorenberichts 2014 zur Nationalen Strategie zur biologischen Vielfalt haben deutsche Umweltverbände den voranschreitenden Verlust an Arten und Lebensräumen in Deutschland sowie mangelhafte Schutzmaßnahmen kritisiert. Die Bundesregierung sei meilenweit davon entfernt, ihre eigenen Ziele zum Schutz der biologischen Vielfalt in Deutschland zu erreichen. Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND), Naturschutzbund Deutschland (NABU), WWF Deutschland, Deutsche Umwelthilfe (DUH) sowie der Dachverband Deutscher Naturschutzring (DNR) appellieren deshalb an Bund und Länder, ihre Bemühungen zum Schutz der biologischen Vielfalt rasch zu intensivieren, um Lebensqualität, natürliche Ressourcen und Vielfalt der Arten wirksam zu sichern. Mit der UN-Konvention zur Biologischen Vielfalt und den europäischen Biodiversitätszielen gebe es einen klaren Rahmen und in der Nationalen Strategie der Bundesregierung zur biologischen Vielfalt gut gewählte Ziele. Um diese noch zu erreichen, brauche es jedoch ein ambitioniertes Sofortmaßnahmenprogramm, das bis 2020 Erfolge zeige.
Insbesondere sei eine bessere Umsetzung, Durchsetzung und Finanzierung von Natura 2000, dem inzwischen größten Schutzgebietsnetz der Welt, notwendig. Das „Bundesprogramm Biologische Vielfalt“ müsse als unterstützendes Förderinstrument von derzeit 15 Millionen Euro auf mindestens 30 Millionen Euro jährlich aufgestockt und vorrangig dafür genutzt werden, die noch verbliebenen „Hotspots der biologischen Vielfalt“ und die Ökosystemleistungen zu sichern. Weiterhin fordern die Umweltverbände, das geplante Biotopverbundsystem auf 10 Prozent der Landesfläche schnellstmöglich einzurichten und zu sichern. Zudem müsse das Ziel, fünf Prozent des Waldes insgesamt in Deutschland und zehn Prozent der öffentlichen Wälder in unbewirtschafteten Naturwald („Urwälder von morgen“) zu überführen, vorangetrieben werden.
„Der Indikatorenbericht, der als Fortschrittsbericht geplant war, offenbart vor allem den Fortschritt beim Verlust“, kritisierte Hartmut Vogtmann, Präsident des DNR. „Die bisherigen Maßnahmen wirken nicht. Die Bewirtschaftung der Agrarlandschaft wird weiter intensiviert, mehr Flächen als geplant durch den Straßenbau versiegelt“, so Vogtmann weiter. Selbst bei der Waldzertifizierung und der Agrarnaturschutzförderung sei nur die Theorie des Indikatorenberichts gut, in der Praxis würden bedrohte Arten nicht wirksam geschützt. „Hier sind die Bundesländer in der Pflicht, ihre Spielräume zu nutzen, da sie für die Umsetzung der Maßnahmen verantwortlich sind“, so Vogtmann weiter.
Am stärksten falle der fortschreitende Verlust von Artenvielfalt in der Agrarlandschaft ins Gewicht. 2015 sollte der von der Bundesregierung in der Strategie verankerte Zielwert für Bestandesgrößen von bestimmten Vogelarten zu 100 Prozent erreicht sein, jedoch sank der Wert auf derzeit nur 56 Prozent. Hierfür machen die Verbände vor allem die intensive industrielle Landnutzung verantwortlich. Nur eine nachhaltigere Landwirtschaft und der Ausbau des Ökolandbaus könnten dem noch entgegenwirken. Im Wald zeige sich zwar eine leichte Verbesserung der Strukturen, da jedoch die Messlatte durch schwache Standards wie PEFC niedrig sei, bleibe der messbare Erfolg weitgehend aus.
Die Umweltverbände weisen auch darauf hin, dass ganze Indikatorengruppen unterschlagen würden: So fehlten ein für die Vielfalt im Meer dringend notwendiger Fischerei-Indikator sowie eine Analyse wirksamer Maßnahmen in der Landwirtschaft.
„Die Treiber des Verlustes an Naturräumen bleiben weitestgehend unangetastet“, sagte der BUND-Vorsitzende Hubert Weiger. „Der Schutz unserer Böden vor Überdüngung wird durch die Düngeverordnung in ihrer jetzigen Form nicht erreicht. Der Flächenverbrauch ist immer noch mehr als doppelt so hoch wie geplant. Selbst das Tafelsilber des Naturschutzes, das europäische Schutzgebietsnetz Natura 2000, wird nicht ausreichend geschützt und seine Erhaltung wird nicht ausreichend finanziert.“
NABU-Präsident Olaf Tschimpke erläutert: „Die EU-Naturschutzrichtlinien können ihre Wirkung nicht voll entfalten, weil ihre Umsetzung in Bund und Ländern hakt. Hier sind vor allem die Landesregierungen in der Pflicht, nach Jahren des Abwartens endlich die europäisch bedeutsamen Natura-2000-Gebiete effektiv zu schützen. Sonst droht ein Verfahren der EU-Kommission.“
Besonders deutlich verfehle der gemessene Wert des sogenannten Gesellschaftsindikators seine Zielvorgaben. Dieser zeigt an, wie sehr der Bevölkerung die Bedeutung der biologischen Vielfalt bewusst ist. Derzeit liegt dieser Wert mit 25 Prozent bei nur einem Drittel des Zielwertes. „Die Bundesregierung hat zwar theoretisch erkannt, dass der Wert der natürlichen Lebensgrundlagen auch in der Umweltbildung vermittelt werden muss“, sagte der Bundesgeschäftsführer der DUH, Sascha Müller-Kraenner. Der notwendige Dialog über den Stellenwert unserer natürlichen Lebensgrundlagen finde in der Öffentlichkeitsarbeit der Bundesregierung jedoch kaum statt. „Die laufende UN-Dekade für biologische Vielfalt ist bei der großen Mehrheit der Bevölkerung noch überhaupt nicht angekommen“, resümierte Müller-Kraenner.
„Der Bericht zeigt deutlich, dass die bisherigen Bemühungen zum Schutz der biologischen Vielfalt in unserem Land bei weitem nicht ausreichen“, betont Christoph Heinrich, Vorstand Naturschutz des WWF Deutschland. „Das Bundesprogramm biologische Vielfalt muss dringend gestärkt und die Finanzierung des Schutzgebietsnetzes Natura 2000 verbessert werden.“
Hintergrund:
Der Indikatorenbericht bewertet im Abstand von wenigen Jahren die Zielerreichung der in der Nationalen Strategie der Bundesregierung zur biologischen Vielfalt verankerten Ziele. Dazu werden aktuell 19 Indikatoren eingesetzt. Die Nationale Strategie fußt auf den in der Convention on Biological Diversity (CBD) weltweit und auf EU-Ebene europaweit verankerten Schutzzielen. Ein aus der Sicht der Verbände wesentlicher Webfehler der Strategie ist, dass die Bundesländer als umsetzende Organe nicht verpflichtend eingebunden sind.

05.02.2015, Universität Zürich
Schimpansen lernen «Nahrungsrufe»
In Gefangenschaft lebende Schimpansen sind fähig, Laute zu lernen, die sich auf spezielle Nahrungsmittel beziehen. Dies beweist ein Evolutionsbiologe der Universität Zürich gemeinsam mit englischen Wissenschaftlern. Ihre nun veröffentlichte Verhaltensstudie legt nahe, dass auch Menschenaffen fähig sind, Objekte zu bezeichnen und bedeutungsvolle Laute gemeinschaftlich zu lernen.
Ein besonderes Merkmal menschlicher Sprache ist, dass sie Objekte und Ereignisse mit sozial erlernten Symbolen oder Wörtern bezeichnet. Nicht-menschliche Primaten wie Schimpansen sind wohl zu Warn- und sogenannten Nahrungsrufen fähig, die sich auf Objekte in der Umgebung beziehen. Bisher sind Forschende davon ausgegangen, dass die akustische Struktur dieser Rufe ein Ausdruck der Erregung ist und die Schimpansen sie nur wenig kontrollieren können. Nun belegt Simon Townsend, Evolutionsbiologe an der Universität Zürich, gemeinsam mit englischen Kollegen, dass auch nicht-menschliche Primaten Laute lernen, die sich auf bestimmte Objekte beziehen.
Grunzlaute nach drei Jahren einander angepasst
Schimpansen stossen unterschiedliche Grunzlaute aus, wenn sie unterschiedliche Nahrungsmittel finden. Im Jahr 2010 erhielten Forschende der Universitäten Zürich und York die Gelegenheit, zu prüfen, ob Schimpansen fähig sind, die Struktur ihrer Grunzlaute zu verändern: Eine Gruppe erwachsener Schimpansen aus dem Beekse Bergen Safari Park aus den Niederlanden wurde in die im Edinburgh Zoo lebende Schimpansengruppe integriert.
Unter der Leitung der Psychologin Katie Slocombe von der York University beobachtete das Forschungsteam vor der Integration, dass die beiden Schimpansengruppen akustisch unterschiedliche Grunzlaute für Äpfel ausstiessen sowie unterschiedliche Vorlieben für Äpfel hatten. Nach der Integration der beiden Schimpansengruppen stellten die Forschenden fest, dass sich die akustische Struktur der Grunzlaute der neu hinzugekommenen Schimpansen an jene der bereits dort lebenden Gruppe anpasste: «Drei Jahre nach der Integration der Gruppe ähnelten ihre Grunzlaute sehr stark jenen, die von den Edinburgh-Schimpansen ausgestossen wurden», so Simon Townsend. «Die Vorliebe der Schimpansen für Äpfel blieb über diesen Zeitraum gleich, doch die Grunzlaute veränderten sich.»
Soziale Nähe ausschlaggebend für die Veränderung der «Nahrungsrufe»
Für ihre Verhaltensstudie fertigten die Forscher Tonaufnahmen der Grunzlaute an, welche die Schimpansen vor der Integration im Jahr 2010 als Reaktion auf Äpfel ausstiessen. Sie nahmen diese Grunzlaute ein Jahr später nach der Integration auf und erneut im Jahr 2013. Das Forschungsteam fand heraus, dass allein das Zusammenleben über ein Jahr und das Hören der unterschiedlichen Laute für Äpfel der anderen Gruppe noch nicht ausreichten, um Veränderungen in der Lautstruktur zu bewirken: Erst 2013, als Analysen der sozialen Netzwerke darauf hinwiesen, dass sich starke Freundschaften zwischen den Mitgliedern der ursprünglichen Teilgruppen gebildet hatten, war eine Veränderung der Lautstrukturen zu erkennen.
Gemäss Simon Townsend ist dies der Beweis, dass auch Schimpansen in der Lage sind, die Struktur einer bedeutungsvollen, objektbezogenen Lautäusserung aktiv zu ändern und in der Gemeinschaft zu lernen. Die Erkenntnisse könnten etwas Licht in die evolutionären Ursprünge dieser grundlegenden Fähigkeit bringen: «Die Tatsache, dass sowohl Menschen als nun auch Schimpansen objektbezogene Laute gemeinschaftlich erlernen können, lässt vermuten, dass unser gemeinsamer Vorfahre, der vor mehr als 7 Millionen Jahren lebte, diese Fähigkeit ebenfalls besass», schliesst Simon Townsend.
Literatur:
Stuart K. Watson, Simon W. Townsend, Anne M. Schel, Claudia Wilke, Emma K. Wallace, Leveda Cheng, Victoria West and Katie E. Slocombe. Vocal Learning in the Functionally Referential Food Grunts of Chimpanzees. Current Biology. February 5, 2015. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2014.12.032

04.02.2015, Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut (HKI)
Termiten als Pilzgärtner
Säen, pflegen, ernten – Solche kulturellen Leistungen kann nur der Mensch hervorbringen. Oder etwa doch nicht? Dass auch Tiere zu quasi landwirtschaftlichem Anbau von Nahrung in der Lage sind, beweisen Termiten in wärmeren Ländern. In ihren Bauten kultivieren sie Pilze und ernähren sich davon. Dieses Phänomens nimmt sich nun eine Forschungsgruppe des HKI an. Sie reiste jetzt nach Südafrika, um das ausgeklügelte Verhalten der Tiere zu untersuchen und nach neuen Wirkstoffen zu suchen.
Mehrere Meter hoch bauen Termiten ihre Hügel, in denen sie leben, arbeiten, ihren Nachwuchs aufziehen, sterben und auch ihre Nahrung anbauen. Unentwegt schwärmen sie aus, um Material wie Holz und Blätter für den Bau zu sammeln. Indem sie es fressen, es anschließend im Hügel wieder ausscheiden und mit Speichel vermengen, stabilisieren und erweitern sie nicht nur ihre eigenen vier Wände, sondern bringen ganz zufällig Pilze mit in den Bau. „An dem Material, das die Termiten draußen sammeln, können natürlich auch Pilzsporen haften. Sie gelangen mit der Nahrungsaufnahme in ihren Magen-Darm-Trakt, werden dort aber nicht verdaut. Durch das Ausscheiden gelangt der Pilz dann in den Bau“, so Christine Beemelmanns vom Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut (HKI), die mit ihrer Nachwuchsforschungsgruppe soeben nach Südafrika gereist ist.
„Der Magen-Darm-Trakt trifft die Entscheidung, den Pilz unverdaut in den Hügel zu bringen. Die Termiten bemerken diesen erst, wenn er dort keimt.“ Der Pilz aus der Gruppe der Termitomyces findet im Termitenbau ideale Bedingungen. Die Tiere kultivieren ihn in Pilzgärten und versorgen ihn mit Nahrung. Das bringt auch Vorteile für die Termiten selbst mit sich: „Der Pilz ist die Verdauungsmaschine der Termiten. Er verdaut das Holzmaterial vor und wandelt dieses in Zucker und Eiweiß um. Das wiederum können die Termiten ohne Probleme zu sich nehmen.“
Seit 150 Millionen Jahren existiert diese ausgeklügelte Form des Zusammenlebens, die auch bei anderen sozialen Insekten wie Ameisen und Käfern beobachtet wurde. Für Christine Beemelmanns und ihr Team ist dabei vor allem die Kommunikation der Organismen untereinander interessant: Wie selektiert der Termitenmagen den Pilz? Tragen die Termiten vielleicht Bakterien am Körper, die den „angebauten“ Pilz im Hügel vor anderen Mikroorganismen schützen – vergleichbar mit Pestiziden, die in unserer Landwirtschaft eingesetzt werden? Wenn dem so wäre, wie am Beispiel von pilzzüchtenden Ameisen bereits gezeigt werden konnte, würde es sich sogar um ein System des Zusammenlebens aus drei Lebewesen handeln.
„Die große Herausforderung in diesem Forschungsfeld besteht darin, dass Termiten nicht künstlich gehalten werden können. Ihre Staaten sind so riesig, dass sie sich in einem Terrarium schlicht nicht wohlfühlen. Daher reisen wir nach Pretoria, suchen Hügel im Umland, sägen diese auf und nehmen Proben von Pilzen, Termiten und Bakterien.“

Forstwissenschaftler der University of Pretoria haben Christine Beemelmanns und ihr Team sowie Evolutionsbiologen aus Kopenhagen und Pilzgenetiker aus den Niederlanden eingeladen, um gemeinsam mit ihnen an den Termiten zu forschen. Jedes Team hat dabei einen anderen Forschungsschwerpunkt. Christine Beemelmanns ist vor allem an den Naturstoffen interessiert, die die Wechselwirkung zwischen den Lebewesen steuern und damit erst ermöglichen. Die Struktur und Funktion solcher Substanzen wurde in Millionen Jahren der Evolution durch die Natur optimiert. Damit sind es Wirkstoffe, die auch dem Menschen als Medikamente nützlich sein könnten. Die Funktion neu entdeckter Substanzen wird daher von den Wissenschaftlern am HKI eingehend erforscht, mögliche medizinische Anwendungen werden geprüft. Da das Zusammenleben zwischen Termiten, Pilzen und Bakterien noch recht unerforscht ist, ist die Wahrscheinlichkeit hoch neue Wirkstoffe zu finden.
HKI-Direktor Axel Brakhage begrüßt das Projekt: „Kleine Moleküle sind die Grundlage der Kommunikation verschiedener Organismen untereinander. Wir beginnen diese komplexen Phänomene erst ganz allmählich zu verstehen, da die Untersuchungsmethoden inzwischen sehr ausgereift sind. Christine Beemelmanns bringt mit Ihrer Forschung eine hochinteressante Facette in das soeben gegründete Jena Center for Microbial Communication ein.“ Dieser Forschungsverbund der Friedrich-Schiller-Universität und zahlreicher weiterer Forschungseinrichtungen in Jena verstetigt und erweitert die Arbeit des einzigen Thüringer Projektes, das in der Exzellenzinitiative gefördert wurde, der Jena School for Microbial Communication.
Ein gutes Dutzend Wissenschaftler wird jetzt über einen Monat lang vor Ort dem Phänomen dieses Zusammenlebens auf den Grund gehen. Mit dabei: Ein Filmteam, das die Forscher begleitet und die Beobachtungen zu einem Dokumentarfilm verarbeiten wird.

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