Wie längere Spätwintertage das Verhalten von Brutvögeln beeinflussen
Die länger werdenden Tage des Spätwinters sind für viele Tiere das Signal, mit der Fortpflanzung zu beginnen. In einer neuen Studie, die im Fachblatt PLoS One veröffentlicht wurde, untersuchten Forscher aus Deutschland, Schweden und den Vereinigten Staaten, inwieweit sich veränderte Tageslängen auf die Genaktivität im Gehirn von Vögeln auswirken, und welche Rolle die geographische Herkunft der Vögel dabei spielt. Bekannt war seit längerem, dass Vögel, die in milderen klimatischen Bedingungen in Südeuropa leben, im Frühjahr normalerweise eher mit der Fortpflanzung beginnen als Vögel aus den kälteren Zonen Nordeuropas. Viele Arten auf der ganzen Welt nutzen jahreszeitliche Information, um wichtige Prozesse wie die Fortpflanzung mit den sie umgebenden Bedingungen zu koordinieren. Bisher konnten die dafür verantwortlichen physiologischen Vorgänge und Areale im Gehirn allerdings nicht dingfest gemacht werden. Die Ergebnisse der Forschungen zeigen, dass sich die veränderte Tageslänge unterschiedlich auf die Genaktivität im Gehirn bei Kohlmeisenpopulationen (Parus major) auswirkt, je nachdem, ob sie aus Mittel- oder Nordeuropa kommen. Durch die Klimaveränderung geraten die Dinge jedoch aus dem Gleichgewicht: es kommen bereits wärmere Frühjahrstemperaturen vor, und so zeigt die Tageslänge nicht mehr gleichzeitig zuverlässig das Kommen des Frühjahrs an. Werden durch die wärmeren Temperaturen im Frühjahr auch Insekten, die Vögel zum Füttern ihrer Jungen benötigen, früher verfügbar, müssten die Vögel ihre Brutzeiten entsprechend anpassen. Das Team baute auf neueren Studien mit domestizierten Arten wie Nagern, Schafen, Ziegen und Wachteln auf, in denen die Gene und Gehirnregionen ausfindig gemacht worden waren, die an der Reaktion des Organismus auf veränderte Tageslängen beteiligt sind. Nicole Perfito vom Max-Planck-Institut für Ornithologie beschreibt, wie die Forscher solche Untersuchungen auch an Wildvögeln durchführten: "Domestizierte Arten sind für kommerzielle Zwecke gezüchtet worden und können sich zu fast jeder Jahreszeit fortpflanzen. Doch weisen auch Wildtiere, die ihre Fortpflanzungszyklen kontinuierlich an die jahreszeitlichen Vorgänge in der Natur anpassen müssen, die gleichen Mechanismen auf? Und wie ermöglichen diese Mechanismen Populationen aus verschiedenen Lebensräumen, unterschiedliche Schwellenwerte der Tageslänge zu nutzen, um zur richtigen Jahreszeit in Brutstimmung zu kommen?" Zur Beantwortung dieser Fragen untersuchten die Forscher die Genaktivität im Gehirn deutscher und schwedischer Kohlmeisen. Dazu imitierten die Forscher für die Tiere im Labor zuerst kurze Wintertage und dann einen langen Sommertag. Mit hochsensiblen Messmethoden wurde dann festgestellt, welche Gene während des einen langen Tages aktiv waren. In den Wildvögeln wurden tatsächlich die gleichen genetischen Kaskaden in Gang gesetzt wie bei der hoch domestizierten japanischen Wachtel, die zum Vergleich herangezogen wurde. Es finden also dieselben physiologischen Prozesse in Wildtieren wie in domestizierten Arten statt. Die Wissenschaftler waren außerdem überrascht, dass es Unterschiede zwischen den deutschen und schwedischen Kohlmeisen gab: Die schwedischen Vögel zeigten eine sehr deutliche genetische Reaktion auf den Langtag, während die deutschen Meisen fast keine Veränderungen zeigten. Zudem legen in der Natur die Vögel in Schweden ihre Eier drei Wochen später als die in südlicheren und milderen Gebieten brütenden deutschen Meisen. Diese Ergebnisse könnten bedeuten, dass Vögel im Norden aufgrund der kürzeren Zeit, in der sie ihren Nachwuchs aufziehen müssen, stärker auf Veränderungen der Tageslänge reagieren müssen und schneller mit dem Brutgeschäft beginnen, sobald ein Schwellenwert überschritten ist. Vögel dagegen, die weiter südlich vorkommen und durch die klimatischen Verhältnisse mehr Zeit für die Jungenaufzucht haben, besitzen einen anderen Tageslängen-Schwellenwert. Möglicherweise sind mehr lange Tage als Stimulans oder vielleicht sogar zusätzliche weitere Umweltreize wie höhere Temperaturen erforderlich, um die Genaktivität zu verändern. Bei den Kohlmeisen müssen die Jungen schlüpfen, solange ihre Hauptnahrungsquelle - junge Raupen - noch klein, weich und eiweißreich sind und in großen Mengen zur Verfügung stehen. Entwickelt sich aber durch wärmere Frühjahrstemperaturen die Natur eher und steht für die Raupen früher Futter zur Verfügung, könnten diese schon zu weit entwickelt sein, wenn die zahlreichen Meisenjungen große Futtermengen benötigen. Möglicherweise werden südliche Populationen mit der Klimaerwärmung weniger Probleme haben, weil es ihnen leichter fällt, sich anzupassen. Vögel der nördlichen Klimazonen hingegen könnten empfindlicher auf solche Temperaturveränderungen reagieren, da ihr Brutverhalten stärker mit der Tageslänge korreliert. Noch ist den Wissenschaftlern nicht klar, ob die unterschiedliche Reaktion der Meisen von Umweltreizen ihres jeweiligen Lebensraums abhängt oder eine evolutionäre Anpassung an das Leben auf unterschiedlichen Breitengraden ist. "Wegen der dramatischen Umweltveränderungen infolge des Klimawandels müssen wir besser verstehen, wie Tiere sich zur richtigen Zeit und damit erfolgreich fortpflanzen", sagt Koautorin Michaela Hau, ebenfalls vom Max-Planck-Institut für Ornithologie.Weitere Informationen finden Sie unter: Max-Planck-Institut für Ornithologie: http://www.orn.mpg.de/en(öffnet in neuem Fenster)
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