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Wie erklärt man ehrliche Signale?

Tiere produzieren oft ehrliche Signale, was aus evolutionärer Sicht rätselhaft ist. Ein kürzlich veröffentlichter Artikel stellt eine neue Methode zur Konstruktion mathematischer Modelle vor, die ausreichend komplex sind, um Theorien über die Entwicklung ehrlicher Signale zu untersuchen und zu testen. Darüber hinaus bestätigt dieses Modell das Argument der Autoren, dass das Handicap-Prinzip – die Lehrbucherklärung für ehrliches Signalisieren – vollständig abgelehnt werden kann.

Tiere produzieren eine erstaunliche Vielfalt an Signalen, darunter das bunte Gefieder von Pfauen, das Brüllen von Brunfthirschen, laute Bettelrufe von Küken, das Stottern von Gazellen und Duftmarken und Pheromone von männlichen Mäusen. Diese Signale sind oft ehrlich oder zuverlässig, was überraschend ist, da Täuschung von Vorteil sein kann. Wenn sich Täuschung ausbreitet und alltäglich wird, werden die Signale ignoriert und die Kommunikation bricht zusammen. Wie erhält also die natürliche Selektion die Ehrlichkeit aufrecht? Was verhindert die Verbreitung unehrlicher Signale?

Zahavi argumentierte, dass Signale ehrlich seien, weil ihre Herstellung kostspielig sei. Es sind die Kosten oder die Verschwendung eines Signals, die es unmöglich machen, ein gefälschtes Signal zu erzeugen. Er nannte diese Idee das "Handicap-Prinzip", und sein Vorschlag wurde weithin akzeptiert, nachdem Grafen sein "strategisches Handicap" -Modell veröffentlicht hatte, von dem er behauptete, es bestätige das Handicap-Prinzip.

Dustin Penn (Konrad-Lorenz-Institut für Vergleichende Verhaltensforschung, Vetmeduni Vienna) und Szabolcs Számadó (Budapest University of Technology and Economics) arbeiten seit mehreren Jahren gemeinsam an diesem theoretischen Problem. Sie haben zuvor gezeigt, warum Grafens und andere Vorgängermodelle falsch interpretiert wurden. Sie haben sich kürzlich mit zwei anderen Theoretikern zusammengetan, um ein neues Modell zu konstruieren, um die überraschende Komplexität von Signalspielen zu analysieren. Neben der Bereitstellung einer neuen Methode zur Konstruktion komplexerer und allgemeinerer Modelle zeigen ihre Analysen, warum die Signalkosten für die Erklärung von Ehrlichkeit irrelevant sind.

Mathematische Signalspiele wurden ursprünglich aus der Ökonomie übernommen und wurden oft verwendet, um die Evolution von Tiersignalen und Pflanzen-Bestäuber-Interaktionen zu modellieren. Diese Signalspiele waren jedoch viel zu einfach, weil sie nur die Evolution des Signalsenders berücksichtigten, den Signalempfänger aber ignoerierten. Diese:r kann aber Entscheidungen treffen, wie auf das Signal zu reagieren ist. Daher werden Modelle benötigt, um komplexere Signalisierungsspiele zu untersuchen und dieses Problem der doppelten Optimierung einzubeziehen.

Das neue Modell von Szamado und Kollegen bietet einen neuartigen und allgemeinen Ansatz zur Berechnung von Kostenfunktionen und zur Bestimmung, wie sich ein Signal entwickelt und ein stabiles evolutionäres Gleichgewicht erreicht. Die Autoren verwendeten ihr Modell, um übermäßig vereinfachte Signalisierungsspiele erneut zu untersuchen, die zuvor zur Untersuchung von Ehrlichkeit in sexuellen Signalen und Bettelrufen von Nachkommen verwendet wurden. Dabei handelt es sich um asymmetrische Signalisierungsmodelle, da der Sender mehr Informationen über seinen Zustand hat als der Empfänger (ähnlich wie beim Kauf eines Gebrauchtwagens unbekannter Qualität). Die Ergebnisse zeigen, dass sich unendlich viele Signale entwickeln können, die ehrlich sind, einschließlich kostenfreier Signale, die nur Vorteile haben.

Dieses neue Modell zeigt, dass ehrliche Signale entgegen dem Handicap-Prinzip nicht teuer sein müssen. Dieses Ergebnis bestätigt das Argument von Penn und Szamado, dass Grafens Modell falsch interpretiert wurde; es ist kein Modell des Handicap-Prinzips. Ehrliche Signale entwickeln sich in diesem Modell nicht wegen der Kosten des Signals, sondern wegen eines bestimmten Kompromisses, einer Einschränkung, die irreführende Signale kostspielig und Ehrlichkeit vorteilhaft macht.

Somit bestätigt dieses neue theoretische Modell, dass das Handicap-Prinzip vollständig verworfen werden kann. Darüber hinaus bietet es eine neue Methode zum Testen von Ideen über die Entwicklung ehrlicher Signale. Die Autoren weisen darauf hin, dass dies angesichts der zunehmenden Verbreitung von Fehlinformationen, die zu einem der wichtigsten Probleme unserer Spezies geworden sind, ein ziemlich aktuelles Thema ist.

Der Artikel "Honesty in signalling games is maintained by trade-offs rather than costs" von Szabolcs Számadó, István Zachar, Dániel Czégel und Dustin J. Penn wurde in BMC Biology veröffentlicht.

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Siehe auch den Kommentar in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) "The peacock’s tail and other flashy ornaments don’t have to come at a cost"

2023-01-30

Geographische Variation und nichtadditive Wirkungen von Pyrazinen bei der chemischen Abwehr einer aposematischen Motte

Die chemische Abwehr variiert oft innerhalb und zwischen Populationen sowohl in Quantität als auch in Qualität, was verwirrend ist, wenn das Überleben der Beute von der Stärke der Abwehr abhängt.

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Cristina Ottocento vom Fachbereich Biologie und Umweltwissenschaften der Universität Jyväskylä, Finnland, unter Beteiligung von Bibiana Rojas vom Konrad-Lorenz-Institut für Ethologie und anderen, untersuchte die Variabilität von Chemikalien innerhalb und zwischen Populationen Abwehr der Waldtigermotte (Arctia plantaginis). Die Hauptbestandteile seiner Abwehr, SBMP (2-sec-Butyl-3-methoxypyrazine) und IBMP (2-isobutyl-3-methoxypyrazine), sind flüchtige Stoffe, die Vogelangriffe abschrecken.

Sie stellten die Hypothese auf, dass (1) Unterschiede in der chemischen Abwehr männlicher Waldtigermotten den lokalen Prädationsdruck widerspiegeln; (2) beobachtete Unterschiede in Quantität und Qualität der Verteidigung zwischen Populationen haben eine genetische Grundlage; und (3) zunehmende Konzentrationen von SBMP und IBMP werden größere aversive Reaktionen bei Raubtieren hervorrufen, wobei die beiden Pyrazine eine additive Wirkung auf die Vermeidung von Raubtieren haben.

Sie fanden heraus, dass die chemische Abwehr wilder Motten teilweise die lokale Raubtierauswahl widerspiegelt: Populationen mit hohem Prädationsdruck (Schottland und Georgien) hatten eine stärkere chemische Abwehr, aber keine geringere Varianz als die Populationen mit geringer Prädation (Estland und Finnland). Basierend auf den gemeinsamen Gartenergebnissen scheinen sowohl genetische als auch Umweltkomponenten die Stärke der chemischen Abwehr in Mottenpopulationen zu beeinflussen. Darüber hinaus stellten sie fest, dass IBMP allein keinen Schutz gegen Raubvögel bot, sondern nur in Kombination mit SBMP gegen Vogelangriffe wirkte, und während SBMP bei höheren Konzentrationen wirksamer war, war IBMP dies nicht.

Insgesamt deutet dies darauf hin, dass mehr nicht immer besser ist, wenn es um die Pyrazinkonzentration geht, was unterstreicht, wie wichtig es ist, die Wirksamkeit der chemischen Abwehr und ihrer Komponenten mit relevanten Raubtieren zu testen, da die Extrapolation aus chemischen Daten möglicherweise nicht ganz einfach ist.

Der Artikel "Not just the sum of its parts: Geographic variation and nonadditive effects of pyrazines in the chemical defence of an aposematic moth" von Cristina Ottocento, Anne E. Winters, Bibiana Rojas, Johanna Mappes und Emily Burdfield-Steel wurde im Journal of Evolutionary Biology veröffentlicht.

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2023-01-17

Vögel: Zugunruhe durch Hormonrausch

Die weiten saisonalen Reisen von Zugvögeln sind ein bekanntes Phänomen. Doch welche hormonellen Vorgänge stecken dahinter? Eine aktuelle Studie des Konrad-Lorenz-Instituts für Vergleichende Verhaltensforschung der Veterinärmedizinischen Universität Wien identifiziert stark steigende Spiegel des Hormons Ghrelin als wesentlichen, auslösenden Faktor. Den bisher vermuteten und in anderen Studien nachgewiesenen Zusammenhang mit dem Hormon Corticosteron konnte die soeben veröffentlichte Forschungsarbeit jedoch nicht bestätigen.

Zugvögel zeigen spektakuläre physiologische Anpassungen, um die Langstreckenflüge zwischen ihren Brut- und Überwinterungsgebieten zu bewältigen. Als Hauptenergiequelle verwenden sie vor ihren Zugflügen aufgebaute Fettreserven. Sowohl bei in Gefangenschaft gehaltenen als auch bei frei lebenden Vögeln zeigt sich der Zugphänotyp – also das veränderte körperliche Erscheinungsbild – durch eine schnelle und deutliche Zunahme der Nahrungsaufnahme und Energiezufuhr sowie durch Änderungen der Nachtaktivität und ein unruhigeres Verhalten. Zu den dafür verantwortlichen hormonellen Mechanismen gibt es bislang jedoch nur wenig gesicherte wissenschaftliche Erkenntnisse.

Hormon Ghrelin macht Wachteln fit für weite Flüge

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Konrad-Lorenz-Instituts für Vergleichende Verhaltensforschung der Vetmeduni prüfte deshalb nun anhand von Wachteln (Coturnix coturnix) die Hypothese, inwieweit das Hormon Corticosteron und das im Darm produzierte Hormon Ghrelin beim Vogelzug eine Rolle spielen. Für ihren Versuch setzten die Forscher:innen Wachteln einer kontrollierten Änderung der Tageslänge aus, um einen Herbstzug gefolgt von einer Überwinterungsphase zu simulieren. Danach verglich das Forschungsteam die Corticosteron- und Ghrelin-Konzentrationen und bewertete, ob diese beiden metabolischen Hormone zwischen den Migrationszuständen variieren.

„In Übereinstimmung mit unseren Annahmen fanden wir heraus, dass das Auftreten des Zugphänotyps mit höheren Konzentrationen von Ghrelin verbunden ist. Außerdem korrelierte Ghrelin mit Veränderungen der Körpermasse der Vögel, und zwar sowohl bei der Vorbereitung auf ihren herbstlichen Zug als auch beim Eintreten in die Überwinterungsphase“, erklärt Studien-Erstautorin Valeria Marasco vom Konrad-Lorenz-Institut für Vergleichende Verhaltensforschung der Vetmeduni.

Keine Korrelation von Corticosteron und Zugunruhe

Entgegen ihren Vorhersagen beobachteten die Forscher:innen allerdings keine Korrelation zwischen den im Blutkreislauf zirkulierenden Spiegeln von Ghrelin und Corticosteron. Zudem konnten die Wissenschafter:innen beim Zugphänotyp keine erhöhten Corticosteron-Spiegel nachweisen. „Auch mit Veränderungen der Körpermasse, der Nahrungsaufnahme oder der damit einhergehenden Zugunruhe – also dem unruhigen Verhalten der Vögel vor ihrem Herbstzug – zeigte Corticosteron keine statistisch relevante Korrelation“, so Studien-Letztautor Leonida Fusani, Leiter der Abteilung für Ornithologie am Konrad-Lorenz-Institut für Vergleichende Verhaltensforschung der Vetmeduni.

Der Artikel „Ghrelin, not corticosterone, is associated with transitioning of phenotypic states in a migratory Galliform“ von Valeria Marasco, Hiroyuki Kaiya, Gianni Pola und Leonida Fusani wurde in „frontiers“ veröffentlicht.

 

Wissenschaftlicher Artikel

 

2023-01-11

Erhöhen die Balzgesänge männlicher Mäuse die sexuelle Empfänglichkeit der Weibchen?

Männliche Hausmäuse erzeugen Ultraschallvokalisationen (USVs), die überraschend komplex sind und, wenn sie für menschliche Ohren hörbar gemacht werden, ähnlich wie die „Lieder“ von Singvögeln und Walen klingen. Die Funktionen der USVs der Männchen bei der Balz sind nicht eindeutig geklärt, aber es wird oft vermutet, dass ihre Gesänge die sexuelle Empfänglichkeit der Weibchen erhöhen. Diese Vermutung wurde vor kurzem von Forscher:innen des Konrad-Lorenz-Instituts für Vergleichende Verhaltensforschung der Vetmeduni (KLIVV) zum ersten Mal überprüft.

Männliche Pheromone regen sexuelle Empfänglichkeit an

Es ist seit langem bekannt, dass männliche Hausmäuse Pheromone produzieren, die Veränderungen in der weiblichen Fortpflanzungsphysiologie und im Verhalten hervorrufen, einschließlich der Aktivierung und Beschleunigung des Brunstzyklus. Die durch Pheromone ausgelöste Einleitung der Brunst wurde vor über 60 Jahren von Wesley Whitten bei domestizierten Labormäusen entdeckt und wird auch oft als „Whitten-Effekt“ bezeichnet. Die Forscher:innen wollten daher erstmals den Whitten-Effekt bei wilden Hausmäusen bestätigen und prüfen, ob männliche Balz-USVs in ähnlicher Weise die Brunst und sexuelle Empfänglichkeit auslösen.

Prüfung der Auswirkungen mehrerer männlicher Reize

Das Forschungsteam rund um Dustin Penn vom KLIVV der Veterinärmedizinischen Universität Wien führte die Studie mit wilden Hausmäusen durch und begannen mit der Aufzeichnung der USVs der Männchen bei der Balz. Über einen Zeitraum von zwei Wochen beobachteten sie mit Hilfe der Vaginalzytologie das Östrus-Stadium der Weibchen, während sie die Weibchen von den Männchen und den männlichen Reizen isoliert hielten. Anschließend setzten sie die Überwachung des Östrus zwei weitere Wochen lang fort, während sie die Weibchen verschiedenen männlichen Reizen aussetzten: entweder (1) Aufnahmen von männlichen USVs (wofür spezielle Lautsprecher erforderlich waren), (2) männlichem Duft, (3) sowohl männlichem Duft als auch USVs oder (4) Kontrollduft und -geräusche. Auf diese Weise konnten sie testen, ob die Kombination von männlichem Duft und USVs bei den Weibchen eine stärkere Wirkung hatte als einer der beiden Reize allein. Schließlich paarten die Forscher:innen die Weibchen mit Männchen, um zu testen, ob einer dieser Reize die Fortpflanzung der Weibchen beeinflusste.

Männliche Lieder nicht so sexy wie Pheromone

Die Wissenschafter:innen bestätigten, dass männlicher Duft den weiblichen Brunstzyklus verstärkte, während die USVs keine Wirkung hatten. Weibchen, die sowohl männlichen USVs als auch Duft ausgesetzt waren, durchliefen mehr Zyklen als solche, die nur dem männlichen Duft ausgesetzt waren, was darauf hindeutet, dass USVs die Wirkung des männlichen Dufts verstärkten; diese Wirkung war jedoch statistisch nicht signifikant. Nach der Paarung der Mäuse stellten die Forscher:innen fest, dass die Weibchen, bei denen der männliche Duft den Zyklus auslöste, ihren ersten Wurf früher zur Welt brachten als die Kontrolltiere, während die männlichen USVs keinen solchen Effekt hatten.

Die Balzgesänge männlicher Mäuse scheinen also keinen Einfluss auf den weiblichen Brunstzyklus zu haben, obwohl die Forscher:innen dieses Szenario noch nicht völlig ausschließen können. Ihre Ergebnisse lassen die Möglichkeit zu, dass männliche USVs die Wirkung männlicher Pheromone auf die sexuelle Empfänglichkeit der Weibchen verstärken. Dies war die erste Studie, die den Whitten-Effekt bei wilden Hausmäusen bestätigen konnte, und die erste, die zeigte, dass männlicher Duft eine stärkere Wirkung auf die sexuelle Empfänglichkeit von Weibchen hat als männliche Vokalisationen. Das Problem besteht nun darin, zu erklären, warum der Duft der Männchen einen größeren Einfluss auf die sexuelle Empfänglichkeit der Weibchen hat als ihre Gesänge.


Der Artikel "Male scent but not courtship vocalizations induce estrus in wild female house mice" von Simon Wölfl, Sarah M. Zala und Dustin J. Penn wurde in Physiology & Behavior  veröffentlicht. 

Wissenschaftlicher Artikel

2022-12-29

 

VetmedTalk „Grüne Lungen“. Menschen und Tiere im Lebensraum Wald

VetmedTalk: Heute verstehen. Morgen verändern.

12. Dezember 2022 | 17:00–18:00 Uhr | Online auf vetmeduni.ac.at/vetmedtalk-wald

Manchmal sieht man den Wald vor lauter Bäumen nicht: Unzählige Details versperren den Blick aufs große Ganze. Mit diesem VetmedTalk will die Veterinärmedizinische Universität Wien gemeinsam mit den Expertinnen des Nationalpark Donauauen und der Österreichischen Bundesforste einen großen Überblick bieten über die Besonderheiten des Lebensraums Wald. Für eine gesunde Zukunft für Tier und Mensch brauchen wir jedenfalls einen gesunden Wald.

Österreich ist ein waldreiches Land: 3,5 Milliarden Bäume bedeckten fast 50 Prozent der Staatsfläche und bilden einen vielfältigen Lebensraum für unterschiedlichste Tiere. Hirsche und Hasen, Füchse und Igel, aber auch viele Vögel, Insekten, Amphibien und Reptilien machen die Wälder zu einem einmaligen Biotop. Der VetmedTalk „Grüne Lungen“ präsentiert dazu spannende Forschungsprojekte aus der Veterinärmedizin und untersucht, wie die Gesundheit der Tiere und die Gesundheit der Menschen über den Lebensraum Wald zusammenhängen.

Wälder sind für uns Menschen unverzichtbar. Sie produzieren Sauerstoff für unsere Luft, Holz für unsere Möbel, speichern unser Trinkwasser, verhindern Überschwemmungen und schützen vor Muren und Lawinen. Wir nutzen die „grünen Lungen“ in unserer Freizeit als Erholungsraum, als riesiger Kohlenstoffspeicher sind sie zudem ein wichtiges Instrument im Klimaschutz. Gleichzeitig ist der Wald ein Lebensraum für unzählige Tierarten, Flora und Fauna im Wald sind für eine gesunde Umwelt unverzichtbar. Dennoch nehmen wir Menschen durch Klimawandel und intensive Waldnutzung massiven Einfluss auf das Leben dieser Tierwelt.

Wie kann ein gedeihliches Zusammenleben von Mensch und Tier im Wald gelingen? Und was kann die Veterinärmedizin zu Klimaschutz und Biodiversität beitragen?

Die Vetmeduni legt 2022 einen Kommunikationsschwerpunkt auf „Leben an Land“, dem UNO-Nachhaltigkeitsziel Nr. 15, pro Quartal steht ein spezieller Lebensraum im Fokus. Den Anfang machte Luft, dann folgten Süßwasser und Wiese, den Abschluss bildet nun der Wald. Im letzten VetmedTalk des heurigen Jahres geht es um den Status quo unserer Waldbewohner und wie wir deren Lebensraum schützen können. Dazu stellen sich Wissenschaftskommunikator Bernhard Weingartner und seine Gäste den Fragen des Online-Publikums.

Expert:innen

  • Claudia Bieber, Forschungsinstitut für Wildtierkunde und Ökologie, Vetmeduni
  • Edith Klauser, Nationalpark Donauauen
  • Alexandra Wieshaider, Österreichische Bundesforste
  • Richard Zink, Konrad-Lorenz-Institut für Vergleichende Verhaltensforschung, Vetmeduni

Moderation

  • Bernhard Weingartner, Wissenschaftskommunikator und Initiator des Science Slam Österreich

Stream

Live online streamen unter www.vetmeduni.ac.at/vetmedtalk-wald

 

2022-11-17

Das Sexleben von Laubenvögeln

Für schwächere Männchen kann es sich auszahlen, sich zusammenzuschließen

Männliche Gefleckte Laubenvögel (Ptilonorhynchus maculatus) bauen und verteidigen eine Struktur aus Stöcken und Stroh – die Laube. Diese Nester schmücken sie mit bunten Gegenständen, um während der Brutzeit Partnerinnen anzulocken. Bestimmte ortsfremde, untergeordnete Männchen werden von ansässigen Männchen in ihren Lauben über mehrere Brutzeiten toleriert. Frühere Untersuchungen zeigten, dass diese „Männchen-Banden“ untergeordneten Männchen indirekte Vorteile bringen. Bisher war jedoch unklar, ob rangniedrigere Männchen auch direkte Vorteile haben. Eine aktuelle Studie des Konrad-Lorenz-Instituts für Vergleichende Verhaltensforschung der Vetmeduni zeigt nun erstmals, dass in seltenen Fällen die rangniedrigeren Vögel direkt durch Kopulationen profitieren.

Die Studie dokumentiert vier Fälle von heimlichen Paarungen bzw. Paarungsversuchen von untergeordneten Männchen. Die Fälle wurden in den Lauben von Gefleckten Laubenvögeln während der Brutsaison 2018 beobachtet. Mehrere gebietsfremde Männchen störten die laufenden Kopulationen zwischen dem Laubenbesitzer und einem empfänglichen Weibchen, und diesen Ereignissen folgten heftige aggressive Interaktionen. „Diese Beobachtungen werfen ein neues Licht auf die gleichgeschlechtliche soziale Dynamik bei Laubenvögeln und stützen die Hypothese, dass untergeordnete Männchen geschlechtsreife Individuen sind, die gelegentlich Zugang zu Weibchen erhalten, während sie etablierte Lauben besuchen“, so Studien-Erstautor Giovanni Spezie vom Konrad-Lorenz-Institut für Vergleichende Verhaltensforschung der Vetmeduni.

Erstmalige Beobachtung extrem seltener Ereignisse

Die Seltenheit der nun beobachteten Ereignisse ist bemerkenswert. Bei Gefleckten Laubenvögeln werden umfangreiche Beobachtungen bereits seit mehreren Jahrzehnten durchgeführt – doch bisher konnte keines der nun beobachteten Kopulationsereignisse dokumentiert werden. Dazu Studien-Letztautor Leonida Fusani vom Konrad-Lorenz-Institut für Vergleichende Verhaltensforschung der Vetmeduni: „Dass wir mindestens vier unabhängige Beobachtungen bei verschiedenen Individuen aufzeichnen konnten, weist stark darauf hin, dass hinterhältige Kopulationen kein isoliertes und abnormales Verhalten sind. Vielmehr handelt es sich um ein Verhaltensmuster oder eine alternative Fortpflanzungsstrategie von untergeordneten Männchen.“

Beta profitiert von Alpha – Koalitionen von Männchen zum eigenen Vorteil nützen

Männchen-Koalitionen wurden bisher insbesondere bei Vögeln wie Manakins, Moorhühnern, Pfauen, Wildtruthähnen und Laubenvögeln beobachtet. Ein gemeinsames Merkmal der meisten Balzkoalitionen ist, dass auf ein dominantes „Alpha“-Männchen alle oder die meisten Kopulationen entfallen, während untergeordnete „Beta“-Männchen auf die Fortpflanzung verzichten und keinen – oder nur sehr begrenzten – Zugang zu Partnerinnen erhalten. Das Opfern des Fortpflanzungspotentials für einen Männerbund mag paradox erscheinen, hat aber direkte und indirekte Vorteile für die untergeordneten Männchen. Indirekt profitieren die Tiere beispielsweise davon, dass sie die Stellung des Alpha-Männchens nach dessen Tod übernehmen oder von diesem für den Paarungserfolg wichtige Verhaltensformen lernen. Direkte Vorteile ziehen sie aus heimlichen Paarungen mit Weibchen.

Der Artikel „Sneaky copulations by subordinate males suggest direct fitness benefits from male-male associations in spotted bowerbirds (Ptilonorhynchus maculatus)“ von Giovanni Spezie und Leonida Fusani wurde in „Ethology“ veröffentlicht.
 

Wissenschaftlicher Artikel

2022-11-30

Gehirngröße bei Vögeln messen: Welche Parameter eignen sich am besten?

Bedeuten größere Köpfe auch größere Gehirne? Die Untersuchung der Gehirngröße (als Indikator für kognitive Fähigkeiten) gestaltet sich bei Wildtieren generell als schwierig, und Wissenschaftler:innen haben versucht, Wege zu finden, um die Gehirngröße zu messen, ohne den Tieren dabei zu schaden. In der Vergangenheit wurde die Kopfgröße als Indikator verwendet, um auf die Gehirngröße zu schließen. Dies scheint für einige Arten zu funktionieren – aber nicht für alle. Anhand einer Studie an Wachteln von Forschenden des Konrad-Lorenz-Instituts für Vergleichende Verhaltensforschung (KLIVV) der Vetmeduni und der Poznań Universität für Lebenswissenschaften, Polen, fand man heraus, dass die Kopfhöhe und nicht das Gesamtkopfvolumen ein besserer Indikator für die Gehirngröße sein könnte. Dabei muss jede Vogelart allerdings gesondert bewertet werden.

Die Fähigkeit des Gehirns, kognitive Prozesse zu verarbeiten, hängt zumindest teilweise von der Masse des beteiligten Nervengewebes ab – je mehr Gewebe, desto mehr Informationen können verarbeitet werden. Tatsächlich finden Studien oft eine positive Beziehung zwischen Gehirngröße und kognitiver Leistung. Die meisten dieser Studien basieren jedoch auf Vergleichen zwischen verschiedenen Arten. Eine wachsende Zahl von Wissenschaftler:innen versucht nun zu verstehen, wie subtilere Unterschiede zwischen Individuen derselben Art mit ihren kognitiven Fähigkeiten zusammenhängen, was oft eine große Herausforderung bei der Untersuchung von Tieren in der Natur darstellt. Dazu benötigen die Forschenden Techniken, die den natürlichen Lebenszyklus von Wildvögeln nicht unterbrechen.

Eine erste Studie über Rauchschwalben schlug vor, externe Kopfmessungen als genaue Annäherung an die Gehirnmasse zu verwenden, da solche Messungen zwar die Handhabung der Vögel erfordern, aber nicht das Opfer individueller Tiere.

Ein Forschungsteam des Konrad-Lorenz-Instituts für Vergleichende Verhaltensforschung (KLIVV) der Vetmeduni hat diese Methode zusammen mit Forscher:innen der Universität Poznań, Polen, erstmals bei der gemeinen Wachtel, angewendet. Sie maßen sowohl die äußeren Kopfmaße der Vögel als auch das Gewicht ihres Gehirns und prüften, inwiefern diese beiden Messungen miteinander in Beziehung stehen.

Kopfhöhe ist ausschlaggebend

Obwohl die Wissenschaftler:innen feststellten, dass diese Messungen korrelierten, waren die Korrelationswerte nicht sehr stark. Das bedeutet, dass externe Kopfmessungen nicht wirklich zuverlässig verwendet werden können, um die Gehirnmasse eines Individuums vorherzusagen. Stattdessen war der beste Prädiktor für die Gehirnmasse nicht das Kopfvolumen an sich, wie zuvor bei Rauchschwalben gezeigt wurde, sondern allein die Höhe des Kopfes.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass das Modell, das den höchsten Varianzanteil der Hirnmasse erklärt, nur eine Kopfmessung enthielt, die Kopfhöhe“, sagt Valeria Marasco (KLIVV), eine der beiden Erstautorinnen der Studie. „Trotzdem erklärte dieses Maß bei unserer Studienart, der Gemeinen Wachtel, nur einen kleinen Teil der Varianz der Gehirnmasse verschiedener Vögel. Studien an anderen Arten haben einen viel signifikanteren Effekt der einen oder anderen Variablen festgestellt.“

Es ist daher wahrscheinlich, dass auch andere Faktoren die Variation erklären. „Beispielsweise könnte die durchschnittliche Schnabellänge bei verschiedenen Arten die Kopfmaße beeinflussen“, sagt Joanna Białas (Universität Poznań), Mitautorin der Studie. Interessanterweise stand die Gehirngröße überhaupt nicht im Zusammenhang mit der Körpermasse oder der Länge des Vogels insgesamt. Die Gehirngröße hat sich aus anderen Aspekten der Morphologie eines Tieres entwickelt.

Die Forscher:innen empfehlen, die ursprüngliche Methode der externen Kopfmessungen bei jeder Vogelart zu validieren, bevor Annahmen darüber getroffen werden, wie diese Messungen mit der Gehirngröße und der kognitiven Leistung zusammenhängen könnten. Weitere Studien über verschiedene Vogelarten sind ebenfalls erforderlich, um mögliche Beziehungen zwischen der relativen Gehirngröße, Körperparametern und dem Geschlecht aufzuklären.

 

Der Artikel “Are external head measurements a reliable predictor of brain size in the Common Quail (Coturnix coturnix)?” von Joanna T. Białas, Valeria Marasco, Leonida Fusani, Gianni Pola und Marcin Tobółka wurde in der Zeitschrift Canadian Journal of Zoology veröffentlicht.

Wissenschaftliche Arbeit

Wie Geschlechtsunterschiede das räumliche Verhalten von Giftfröschen beeinflussen

Geschlechtsspezifische Unterschiede in den räumlichen Fähigkeiten von Wirbeltieren werden typischerweise unter der adaptiven Spezialisierungshypothese interpretiert, die postuliert, dass der männliche Fortpflanzungserfolg mit größeren Revieren und besseren Navigationsfähigkeiten verbunden ist. Die Androgen-Spillover-Hypothese widerlegt, dass eine verbesserte männliche räumliche Leistungsfähigkeit ein Nebenprodukt höherer Androgenspiegel sein könnte. Tiergruppen, zu denen Arten gehören, von denen erwartet wird, dass Weibchen die Männchen aufgrund von lebensgeschichtlichen Merkmalen übertreffen, sind der Schlüssel zur Entflechtung dieser Hypothesen.

Ein internationales Team von Forscher:innen untersuchte nun den Zusammenhang zwischen Geschlechtsunterschieden in Fortpflanzungsstrategien, räumlichem Verhalten und Androgenspiegeln bei drei Arten von Giftfröschen. Dazu verfolgten sie Individuen in ihren natürlichen Umgebungen, um zu zeigen, dass unterschiedliche Geschlechterrollen der Eltern geschlechtsspezifische Unterschiede in der Raumnutzung prägen, wobei das Geschlecht, das elterliche Pflichten wahrnimmt, weitreichendere Bewegungen zeigt. Danach wurden die Frösche aus ihren Heimatgebieten entfernt und umgesiedelt, um ihre Navigationsleistung zu testen. Die Forschenden stellten fest, dass das fürsorgliche Geschlecht das nicht fürsorgliche Geschlecht nur bei einer von drei Arten übertraf.

Darüber hinaus zeigten die Männchen aller Arten mehr Erkundungsverhalten als die Weibchen, wobei die Androgenspiegel mit dem Erkundungsverhalten und der Zielgenauigkeit korrelierten. Insgesamt konnten die Forscher:innen zeigen, dass Fortpflanzungsstrategien von Giftfröschen zwar ihre Bewegungsmuster prägen, aber nicht unbedingt die Navigationsleistung. Diese Forschungsarbeit legt nahe, dass die vorherrschenden adaptiven Hypothesen eine nur unvollständige Erklärung für geschlechtsspezifische Unterschiede in räumlichen Fähigkeiten liefern.

Der Artikel "Contrasting parental roles shape sex differences in poison frog space use but not navigational performance" von Andrius Pašukonis, Shirley Jennifer Serrano-Rojas, Marie-Therese Fischer, Matthias-Claudio Loretto, Daniel A Shaykevich, Bibiana Rojas, Max Ringler, Alexandre B Roland, Alejandro Marcillo-Lara, Eva Ringler, Camilo Rodríguez, Luis A Coloma und Lauren A O'Connell wurde in der Zeitschrift eLife veröffentlicht.

Zum wissenschaftlichen Artikel

2022-11-17