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Intelligente Transponder helfen dem Umweltschutz beim Verständnis der Fütterungsstrategien von Pinguinen

Pinguine versorgen ihre Nachkommen unter fortwährend veränderlichen und schwierigen Bedingungen. Zur Unterstützung von Umweltschutzmaßnahmen wurde über Projekt SOUNDBITES ein Transponder mit mehreren Sensoren konzipiert, um die Entwicklung und Anpassung von Futtersuchegewohnheiten von Pinguinen zu erforschen.

Grundlagenforschung

Pinguinkolonien sind mit mehreren Herausforderungen wie dem Klimawandel, der Fischerei und der Umweltverschmutzung konfrontiert. Im Fall der antarktischen Adeliepinguine weiß man, dass das Überleben der Küken vor allem von der Verfügbarkeit und Zugänglichkeit von Beute abhängt. Im Jahr 2017 überlebten in einer Kolonie mit mehr als 18 000 Brutpaaren nur zwei Küken von der Pétrel-Insel. Es wird angenommen, dass der Klimawandel hierfür verantwortlich ist, da dieser dafür sorgt, dass das Meer länger vereist ist und somit die Nahrungsversorgung sinkt. Doch da die Unzugänglichkeit der Region die praktische Arbeit vor Ort zur Bestätigung dieser These erschwert, wurde über das Projekt SOUNDBITES, das von einer Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahme unterstützt wird, Ausrüstung für die Beobachtung und Analyse des Futtersucheverhaltens von Pinguinen entwickelt. „Unser Transponder mit mehreren Sensoren ermöglichten uns, den Austausch von Rufen während Futtersuchetouren zu erkennen, was nahe legt, dass die Lokalisierung von Beute zum Teil ein soziales Unterfangen ist“, erklärt Marie-Skłodowska-Curie-Stipendiatin Danuta Wisniewska. „Wir katalogisieren jetzt das erfasste Repertoire, um eine Bibliothek von Pinguinrufen anzulegen.“ Die Aufzeichnungen stellen die ersten Daten zur akustischen Umwelt wilder Adeliepinguine dar.

Auf der Spur der Pinguine

SOUNDBITES entwickelte einen digitalen Transponder (DTAG), der auf einer früheren Version basierte. Dieser DTAG-Datenlogger für Seevögel bestand aus einem GPS-System, Unterwasser-Mikrophonen, die als Hydrophone bezeichnet werden, Druck- und Temperatursensoren, Beschleunigungsmessern und Magnetometern sowie einem Mikroprozessor für die Steuerung der Sensoren und Speicherung der Daten. Ein algorithmischer Detektor wurden zudem entwickelt, um die Daten auszuwerten und festzustellen, wann Pinguinfütterungen stattfinden. Das Team bestätigte zunächst unter Verwendung von Hochgeschwindigkeitskameras und durch Beobachtung von Pinguinen, die im Nagoya Public Aquarium in Gefangenschaft leben, dass der Beutefang mit einer schnellen Veränderung in der Pinguinbeschleunigung korrelierte. Während auch bestätigt wurde, dass die Ausrüstung diese Beschleunigung aufzeichnen kann, stellte man fest, dass die Beschleunigung bei mindestens 100 Hz abgetastet werden muss. Das System wurde dann mit antarktischen Adeliepinguinen getestet, um die Wirksamkeit des Detektors zu bestätigen und das Futtersucheverhalten der Pinguine zu untersuchen. Acht Pinguine wurden mit kleinen Kameras ausgestattet, die an ihrem oberen Rücken angebracht wurden und 4,5 bis 6 Stunden lang aufzeichneten. Um die Last zu mindern, wurde anstelle des kompletten DTAG-Transponders ein kleiner Datenlogger am unteren Rücken der Pinguine angebracht, der neben Tiefen- und GPS-Sensoren auch einen kleinen Beschleunigungsmesser für hohe Geschwindigkeiten (100 Hz) umfasste. Vier Pinguine lieferten mehrere Stunden lang gutes Videomaterial zur Futtersuche, das auf sichtbare Fütterungs- und Auftauchereignisse untersucht und dann mit den Beschleunigungsdaten des Loggers verglichen wurde. „Unsere Beschleunigungsmesser zeichneten hochfrequente Beschleunigungssignaturen von schnellen Kopf- und Schnabelbewegungen auf, die charakteristisch für die Fütterung sind. Dies ermöglichte unserem Detektor die korrekte Ermittlung der meisten Fütterungsereignisse“, bemerkt Wisniewska. Zur Untersuchung der sozialen Interaktion wurden sechs Brutpaare mit Datenloggern ausgestattet, die während Futtersuchetouren bis zu sechs Tage lange aufzeichneten. Darüber hinaus wurden elf Pinguine mit DTAG-Transpondern ausgestattet, damit der Kontext von Rufen und der Austausch von Lauten mit anderen Pinguinen auf dem Meer kartiert und bewertet werden konnte. Das Team wollte erfahren, in welchem Maß Vögel das räumliche Gedächtnis und Informationen von vorherigen Futtersuchetouren zur Beutesuche verwendeten und ob diese Informationen ausgetauscht wurden. „Die Logger zeichneten Geräusche und Schwingungen, die mit Lautäußerungen der getaggten Individuen verbunden sind, sowie Geräusche von anderen Pinguinen in der Nähe auf, die nahelegen, dass ein Austausch von Lauten stattfindet. Dies weist auf eine soziale Komponente der Futtersuche hin“, merkt Wisniewska an.

„Bellweather“-Vögel

Da Adeliepinguine „Bellweather“-Trendindikatoren für das Meereis-Ökosystem sind, tragen die Erkenntnisse von SOUNDBITES zur Beobachtung dieses vitalen Ökosystems bei. Derzeit wird ein Paper vorbereitet und alle aufgezeichneten GPS-Spuren werden in die Datenbank Movebank hochgeladen, die vom Max-Planck-Institut für Ornithologie betrieben wird. Die Daten werden auch der Wissenschaftsgemeinde im Bereich der Antarktisforschung über das SCAR Antarctic Biodiversity Portal bereitgestellt und die analytischen Abläufe auf GitHub archiviert.

Schlüsselbegriffe

SOUNDBITES, Pinguin, Antarktis, Futtersuche, Sensoren, Transponder, Nahrung, Klimawandel, Hydrophon, Beschleunigungsmesser

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