Frosch Forschung

 

Persönlichkeit und sexuelle Selektion

Naturbeobachter und Haustierbesitzer berichten seit jeher von der 'Persönlichkeit' einzelner Tiere. Dennoch erhielt das Thema "Persönlichkeit bei Tieren" erst im letzten Jahrzehnt breitere Aufmerksamkeit, nachdem in vielen Tiergruppen konsistente individuelle Unterschiede dokumentiert wurden; auch bei Arten mit sehr einfachem Nervensystem, wie zum Beispiel Seeanemonen und Einsiedlerkrebsen.

Man kann außerdem davon ausgehen, dass sich diese Verhaltensunterschiede auch im „Erfolg“ der einzelnen Individuen wiederspiegeln, insbesondere hinsichtlich Paarungserfolg und Mortalitätsrisiko. Bisherige Studien haben sich vor allem auf die Reaktion einzelner Individuen auf Veränderungen in ihrer Umgebung oder auf spezifische Testbedingungen konzentriert.

Viele Verhaltensweisen finden jedoch im sozialen Kontext statt, und umfassen zwei oder mehr Individuen. Deshalb wollen wir mit dem vorliegenden Projekt "Angeber oder Angsthase? Individuelles Verhalten und sexuelle Selektion" untersuchen, in wieweit verschiedene Persönlichkeitsausprägungen Einfluss auf Konkurrenzverhalten, Raumnutzung, sowie Partnerwahl und Brutpflege haben. Weiters wollen wir untersuchen wie sich diese Verhaltensunterschiede schließlich auf die Überlebenswahrscheinlichkeit und den Reproduktionserfolg auswirken.

Das Projekt widmet sich hierbei der Modellart Allobates femoralis, einem südamerikanischen Pfeilgiftfrosch mit einer mehrmonatigen Brutperiode, dessen Männchen territorial sind und auch die Brutpflege übernehmen. Die Studie wird in einer experimentellen Froschpopulation auf einer Flussinsel in Französisch-Guayana durchgeführt werden. Die Möglichkeit alle Individuen einer Population in ihrem natürlichen Lebensraum über mehrere Generationen zu erfassen, zu testen, und zu verfolgen, und dabei deren exakte genetische Verwandtschaft bestimmen zu können, ist außergewöhnlich und bietet eine optimale Grundlage für die geplanten Untersuchungen.

Die Ergebnisse des vorliegenden Projekts sollen zum besseren Verständnis der Bedeutung von individueller Verhaltensunterschiede auf Fortpflanzung und Überleben beitragen, und dadurch der Frage nachgehen warum diese Variation über evolutionäre Zeiträume in Populationen bestehen bleibt.

Gefördert vom Wissenschaftsfonds (FWF), 2018 - 2021

© Michael Stiegler
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Flexibles Verhalten bei Fröschen

In diesem Projekt haben wir versucht, das weit verbreitete Vorurteil, dass Frösche „dumm“ sind, durch eine Reihe von Verhaltensexperimenten einerseits im natürlichen Lebensraum der Tiere als auch unter Laborbedingungen kritisch zu hinterfragen. Ein wesentlicher Teil dieses Projekts hat sich auf die Brutpflegestrategien im neotropischen Pfeilgiftfrosch Allobates femoralis konzentriert.

Durch Verhaltensversuche stellten wir fest, dass Weibchen flexibel die Brutpflege übernehmen, wenn der Vater nicht zur Stelle ist, und dass Männchen und Weibchen unterschiedliche Strategien zur Erkennung des eigenen Nachwuchses haben. Weiters machten wir die interessante Beobachtung, dass Männchen, die ein neues Territorium übernehmen, hoch kannibalistisch sind, und die Gelege ihrer Vorgänger auffressen – eine Hypothese die wir anschließend im Labor bestätigen konnten.

Wir haben auch kürzlich entdeckt, dass der Kaulquappentransport sowohl bei Männchen als auch bei Weibchen experimentell ausgelöst werden kann, indem einfach Kaulquappen auf die Rücken von Adulttieren aufgeladen werden. Unsere Untersuchungen zeigen deutlich, dass Pfeilgiftfrösche ein sehr flexibles soziales Verhalten aufweisen und in der Lage sind, strategische Entscheidungen in Bezug auf Entscheidungen hinsichtlich der Brutpflege zu treffen.

Im Rahmen dieses Projekts verbrachte Eva Ringler auch ein Jahr an der University of California in Los Angeles (UCLA), wo sie Experimente mit fMRT-Technologie durchführte, um die Aufmerksamkeit auf akustische Reize im Froschgehirn zu untersuchen. Dies ist die erste Studie, die Gehirnaktivität mit funktionellem MRT in Fröschen untersucht. Unsere Ergebnisse liefern somit eine wichtige Grundlage für Folgestudien in anderen Froscharten oder bisher nicht etablierten Modellarten dar.

Gefördert vom Wissenschaftsfonds (FWF), 2015 – 2019

© Andrius Pašukonis
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Determinanten der Fitness bei Arten mit komplexen Lebenszyklen

In dem Projekt "Fitnessfaktoren bei Arten mit komplexen Lebenszyklen" haben wir untersucht, wie sexuelle und natürliche Selektion das Fortpflanzungsverhalten des Neotropischen Frosches Allobates femoralis beeinflussen. Zu diesem Zweck haben wir Versuchspopulationen sowohl in-situ auf einer Flussinsel in Französisch Guyana als auch ex-situ an der Universität Wien etabliert, wo wir verschiedenste Fragestellungen experimentell auf Populations- als auch auf individueller Ebene untersuchen konnten.

Die kontrollierte Besiedlung der Insel durch 1800 genetisch beprobte Kaulquappen ermöglichte es uns, die Eignung des genetischen Fingerabdrucks für Fang-Wiederfang-Studien an Amphibien zu testen. Wir konnten zeigen, dass man mithilfe dieser Methode tatsächlich einzelne Kaulquappen über die Metamorphose hinweg bis zur Geschlechtsreife effizient verfolgen kann.

Wir sind überzeugt, dass dieser Ansatz großes Potential für zukünftige Studien zur Populationsökologie und Verhaltensbiologie von Amphibien, als auch in Artenschutzprojekten hat. Durch molekulare Elternschaftsanalysen von Kaulquappen konnten wir verschiedene Fragestellungen hinsichtlich Motivation und Strategien in der Brutpflege und der damit verbundenen Raumnutzung untersuchen.

Wir haben festgestellt, dass Männchen ihre Kaulquappen über mehrere Tümpel verteilen, vermutlich um das Risiko eines Totalverlustes zu minimieren. Weiters fanden wir heraus, dass Weibchen flexibel die Brutpflege übernehmen, wenn der Vater nicht verfügbar ist. Männchen und Weibchen folgen beim Erkennen des eigenen Nachwuchses unterschiedlichen Strategien, die zu einem Wechselspiel zwischen fürsorglichem und aggressivem (kannibalistischem) Verhalten führen.

Diese Ergebnisse zeigen eindrucksvoll, dass Pfeilgiftfrösche während der Brutpflege flexibel und strategisch handeln. Die Kombination des isolierten Insel-Setups mit der experimentellen Manipulation von Ressourcen zur Fortpflanzung, und der individuellen Beobachtung und Verfolgung, ermöglichten es uns weiter, Orientierungsfähigkeiten und Heimfindevermögen bei A. femoralis zu untersuchen.

Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Pfeilgiftfrösche räumliches Lernen nutzen, um sich besser in ihrem Umfeld zurecht zu finden, und dabei möglicherweise auch auf ihren Geruchssinn zurückgreifen, um neue Ressourcen zu entdecken. Ein Experiment mit künstlichen Wasserstellen zeigte, dass geeignete Gewässer für die Entwicklung der Kaulquappen eine knappe Ressource für A. femoralis darstellen.

Nach der Installation der Becken beobachteten wir eine Verdopplung der Populationsgröße. Diese Erkenntnisse sind von großer Umweltschutzrelevanz da sie die Bedeutung von nicht-trophischen Beziehungen zwischen Arten hervorheben und Interventionsmöglichkeiten im Zusammenhang mit der globalen Bedrohung von Amphibien aufzeigen.

Gefördert vom Wissenschaftsfonds (FWF), 2012 - 2017

© Eva Ringler
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