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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

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