NATUR und WISSEN - Universität Hamburg
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NATUR und WISSEN
Mitteilungen aus dem Naturwissenschaftlichen Verein in Hamburg
Heft 9
Fotos: Sauer & Hausdorf
8. Jahrgang 2012
Bernhard Hausdorf:
Brauchen wir ein neues Artkonzept?
In wie viele Arten kann die Heideschneckengattung Xerocrassa auf der Insel Kreta
eingeteilt werden? Als theoretische Basis für die Arbeit an taxonomischen Frage-
ISSN 1614-0931 stellungen wie dieser ist ein fundiertes Artkonzept erforderlich.
REISE SPECIALS M IT W INDROSE F INEST T RAVEL UNTERWEGS ZU
AUSSERGEWÖHNLICHEN Z IELEN , BEGLEITET VON
ERFAHRENEN R EISELEITERN
11 TAGE EXKLUSIVCHARTER:
GALAPAGOS ECUADORS ARCHE NOAH
EXPEDITION INS PARADIES DER TIERE AN DER SEITE
DES EVOLUTIONSBIOLOGEN DR. MATTHIAS GLAUBRECHT
Sie sind das absolute Traumziel eines jeden Naturliebhabers – die Galapagosinseln mit ihrer
einzigartigen Tierwelt. Tausend Kilometer vor dem Festland Ecuadors ragen die Vulkaninseln
des Archipels aus dem Ozean. Reisen Sie an Bord der eigens gecharterten Yacht »Isabela II« auf
den Spuren Charles Darwins, und erleben Sie die spektakuläre Tier- und Pflanzenwelt unter der
sachkundigen Führung des renommierten Evolutionsbiologen Dr. Matthias Glaubrecht und des
Pro Person im Doppel ab Geowissenschaftlers Dr. Helge Fischer. Mit ihren Vorträgen erhalten Sie Einblicke in Evolutions-
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DIE SERENGETI LEBT
SAFARI ZU DEN GROSSEN TIERWANDERUNGEN OSTAFRIKAS 11 TAGE
BEGLEITET VOM ZOOLOGEN PROF. DR. HARALD SCHLIEMANN
Nirgendwo auf der Welt kann man den Zug von Millionen Wildtieren so eindrucksvoll und un-
gestört erleben wie in den Savannen Ostafrikas. Die schier unüberschaubare Menge vorwärts-
drängender Gnus, Steppenzebras und Antilopen bietet ein überwältigendes Naturschauspiel.
Der Ngorongoro-Krater, die endlosen Grasebenen der Serengeti und der Tarangire National-
park bilden die einzigartige Naturkulisse dieses ewig wiederkehrenden »Circle of Life«. Wenn
sich die vielstimmige Nacht über das Camp senkt oder Sie an den Originalschauplätzen den
Erzählungen Hemingways oder Tania Blixens lauschen, wird Afrika Sie unweigerlich in seinen
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magischen Bann gezogen haben. Begleiten Sie uns, und erleben Sie, dass „die Serengeti lebt“!
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BOTSWANA HAUTNAH
10 TAGE MIT DR. THOMAS KAUFFELS, DIREKTOR DES OPEL ZOOS IM TAUNUS,
ZU DEN NATURWUNDERN BOTSWANAS
Eine der letzten Wildnisse der Erde – das ist Botswana: anderthalb mal so groß wie Deutschland,
aber bewohnt von nur zwei Millionen Menschen. Stattdessen sind hier Millionen von Tieren
beheimatet, die die unterschiedlichsten Naturräume vorfinden; von den endlosen trockenen
Weiten der Kalahari-Wüste bis zur Wasserwunderwelt des Okavango-Deltas. Dieses Delta ist ein
einmaliges Naturparadies und gehört zu den großartigsten Naturschauspielen der Welt. Und da
das Land auf sanften, umweltfreundlichen Tourismus setzt, kann es sich, bewahrt vor zu großem
Andrang, seine Ursprünglichkeit bewahren – ein Segen für Natur und Naturliebhaber.
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Editorial
on des stellvertretenden Schriftleiters un- fangreiche Zusammenfassungen in unse-
serer Publikationen. Hier ist es gelungen, rem aktuellen Heft, die die Vielseitigkeit
Herrn Dr. Peter Spork zu gewinnen. Er der Allgemeinen Veranstaltungen bele-
ist vielen Vereinsmitgliedern als Autor in gen: Prof. Bernhard Hausdorf berichte-
dieser Zeitschrift und als Vortragender in te über seine Vorstellungen eines neuen
unserer Reihe Chronobiologie bekannt. Artkonzeptes, Dr. Reinhold Hanel über
Herr Spork ist freiberuflich als Wissen- die Bedrohung des Europäischen Aals.
schaftsjournalist tätig, seine Mitwirkung Die Bedeutung des Vibrissensystems für
im Vorstand ermöglicht uns neue Ein- die Nahrungssuche der Robben behan-
sichten, da er gleichsam von „außen“ auf delte Prof. Guido Dehnhardt, und Frau
unsere Arbeit blicken kann. Auf jeden Dr. Ortrun Mittelsten Scheid referierte
Fall wird er unsere Öffentlichkeitsarbeit über die Laborpflanze Arabidopsis. Der
konstruktiv begleiten. Vortrag von Frau Prof. Jutta Schneider
Und noch ein Hinweis auf eine weite- über Paarungsstrategien kannibalistischer
re geplante Änderung im Vorstand: Der Spinnen bildete den Abschluss der Vor-
Vorstand ist sich einig, auf der nächsten träge des ersten Halbjahres.
Mitgliederversammlung einen Vertreter Allen Vortragenden sei dafür gedankt,
aus den Arbeitsgruppen als Mitglied des dass sie sich nach ihren Vorträgen bereit
Vorstandes zur Wahl vorzuschlagen. Das gefunden haben, für NATUR und WIS-
ist ein längst fälliger Schritt, der die Be- SEN den Inhalt ihrer Vorträge auch noch
Liebe Mitglieder des Naturwissen- deutung der Arbeitsgruppen für unseren zu Papier zu bringen! Es ist schon Tradi-
schaftlichen Vereins, liebe Leser! Verein unterstreicht. tion, dass wir zu Beginn des Heftes über
Unsere Vortragsreihe gegen Ende des den Sommerausflug berichten und dass
Auch mit dem vorliegenden Heft von letzten Jahres war dem hoch aktuellen das Heft mit Mitteilungen aus den Ar-
NATUR und WISSEN, es ist bereits die Forschungsgebiet der Chronobiologie ge- beitsgruppen abgeschlossen wird. Hier
Nr. 9, bekommen Sie Gelegenheit, sich widmet, dem wir eine Fülle von Ergebnis- finden Sie vor allem einen Bericht über
den Inhalt der Vorträge seit Erscheinen sen verdanken, die weit in unser Alltags- die Exkursion der Mikropaläontologie ins
der vorigen Ausgabe in Erinnerung zu leben hineinreichen. Unser Mitglied Prof. Osnabrücker Land und über eine geologi-
rufen und sich über den Verein und sei- Dieter Mergenhagen gab eine Einleitung sche Exkursion nach Marburg.
ne Arbeitsgruppen zu informieren. Ich zu dieser Thematik und Dr. Peter Spork Auch in diesem Jahr möchte ich wieder
möchte allen, die an diesem Heft mitge- referierte über neue Erkenntnisse zum an Sie appellieren, sich aktiv an der Ge-
wirkt haben, herzlich danken! Schlaf des Menschen und in der Tierwelt. winnung neuer Mitglieder für unseren
Auf der Mitgliederversammlung im Aus der Frankfurter Senckenbergischen Verein zu beteiligen. Sie wissen am bes-
März wurde u.a. auch der Vorstand neu Anatomie kam Prof. Jörg Stehle zu uns ten, wie die Attraktivität unserer Veran-
gewählt. Die Veränderungen, die geplant und berichtete darüber, wie Nervenzellen staltungen, der Arbeitsmöglichkeiten in
waren und realisiert wurden, sollen hier die Zeit messen. Diese Referenten werden unseren Fachgruppen und die Vorzüge
noch einmal zusammengefasst werden: sich nicht zurückgesetzt fühlen, wenn der Exkursionen zu vermitteln sind. Ich
Herr PD Dr. Ralf Thiel ist zum 2. Vorsit- der abschließende Vortrag von Prof. Till bitte Sie herzlich, an die Zukunft unseres
zenden gewählt worden; er vertritt dem- Roenne berg, Direktor des Instituts für Vereins zu denken und sich an der Wer-
gemäß seit seiner Wahl den Verein mit medizinische Psychologie in München bung neuer Mitglieder aktiv zu beteiligen.
nach außen und kann zugleich prüfen, und Nestor der Chronobiologie-For- Ich gestehe, es beunruhigt mich, dass es
ob er zu gegebener Zeit für das Amt des schung, als Höhepunkt der Vortragsreihe in meiner langen Amtszeit nicht gelungen
1. Vorsitzenden kandidieren möchte. Vo- bezeichnet wird. Er zeigte anhand eines ist, die Mitgliedersituation zu verbessern.
raussetzung für diese Wahl war, dass Dr. riesigen statistischen Materials, wie wir Wir hoffen, Sie finden Gefallen an dem
Gerhard Linke sich bereit erklärte, nicht unser Leben zwischen den Einflüssen der vorliegenden Heft. Bitte teilen Sie uns
wieder für den 2. Vorsitz zu kandidie- inneren und der äußeren Uhr zubringen mit, was Ihnen gefällt, und natürlich bit-
ren, Anlass genug, Herrn Linke für seine und gab Ratschläge, wie wir zu unserem ten wir Sie auch um Mitteilung, wenn Sie
langjährige Arbeit und sein Engagement gesundheitlichen Nutzen im Einklang Kritikwürdiges finden.
als 2. Vorsitzender herzlichen Dank zu mit unseren Rhythmen leben können. Es Ich freue mich darauf, Sie bei unseren
sagen; er bleibt dem Vorstand auf einer ist eine große Freude, dass wir ausführli- zukünftigen Veranstaltungen zu treffen
anderen Position erhalten und wird wei- che Beiträge zum Thema Chronobiologie und bin mit herzlichen Grüßen
ter geowissenschaftlichen Sachverstand in dieses Heft aufnehmen konnten.
in seine Arbeit einbringen. Eine weitere Aber Sie finden auch zu den Vorträgen Ihr Harald Schliemann
Veränderung betrifft die Vorstandspositi- der Monate Januar bis Mai 2012 um-
Das Inhaltsverzeichnis finden Sie auf der letzten Umschlagseite.
1
Sommerausflug 2012
Harald Schliemann:
Besuch des Instituts für Ökologischen Landbau und Fahrt auf der Wakenitz
Das Herrenhaus, Foto: Stiewe
Das Ziel unseres diesjährigen Ausfluges wirtschaft und Verbraucherschutz unter-
war das Institut für Ökologischen Land- stellte Forschungsinstitute zusammen.
bau in Westerau. Eine nachmittägliche Nach dieser Einführung im Herren-
Flußfahrt auf der romantischen Wakenitz haus und bei allerbestem Wetter ging es
von Lübeck bis zum Nordende des Rat- ins Gelände. Dafür warteten auf uns zwei
zeburger Sees sollte unseren Ausflugstag große von Traktoren gezogene Leiterwa-
beschließen. gen, auf denen wir gut zwei Stunden lang,
Wir wurden morgens bei unserer An- auf Strohballen hockend, durch die Felder
kunft in Westerau um 10 Uhr vom Leiter des Instituts gefahren wurden. Prof. Rah-
mann und der technische Leiter des Guts,
Herr Klein, fuhren die Traktoren selbst
und erklärten bei zahlreichen Stops die
Besonderheiten der ökologischen Wirt-
schaftsweise des Betriebes ausführlich
und überaus kenntnisreich. Alle denken
sicher gern an die niemals trockenen, aber
umso lehrreicheren Ausführungen zurück
– wohl kaum einer von uns Teilnehmern
hat gewusst, wie komplex die Anforde-
rungen an eine ökologische Feldwirt-
schaft und Tierhaltung sind.
Einführung durch Herrn Rahmann, Foto: Schliemann Rustikale Rundfahrt, Fotos: Stiewe
Das Gut umfasst rund 5000 Hektar.
Auf einem Großteil dieser Fläche wird in
des Instituts, Herrn Professor Rahmann, verschiedenen Versuchstechniken Pflan-
empfangen. In dem feudalen Herrenhaus zenbau betrieben und die Erzeugnisse für
des Gutes gab er uns einen Überblick die Ernährung von 100 Milchkühen, 50
über die Aufgaben seines Instituts und Schweinen und 60 Milchziegen verwen-
die bewegte Geschichte des Gutsbetriebes det. Die Bevorratung der Futtermittel
bis hin zu dem jetzigen Status einer For- ist hoch technisiert und bedarf nur we-
schungseinrichtung des Johann Heinrich nig Personals. Die Tierhaltung erfolgt
von Thünen-Instituts. Dieses Institut mit ebenfalls unter Versuchsbedingungen. So
Sitz in Braunschweig fasst als Bundes- werden die Kühe in Freilaufställen mit
forschungsinstitut für Ländliche Räume, elektronisch geregelter Futterzuteilung
Wald und Fischerei fünfzehn dem Bun- gehalten, haben aber auch ausgedehnte
desministerium für Ernährung, Land- Weideflächen zur Verfügung. Alle Bemü-
2
hungen gelten dem ökologischen Land- dann dem Programm für den April 2013 dene Mienen: Wir hatten einen mehr als
bau und der ökologischen Nutztierhal- zu entnehmen. oberflächlichen Eindruck in die Praxis
tung. Produktanalytik wird in eigenen Nach Rückkehr von der Exkursion in ökologischer Landwirtschaft getan, wa-
Labors betrieben. Die Forschungsergeb- die Felder des Instituts wartete im Spei- ren bei strahlendem Sonnenschein durch
nisse stehen den Behörden, der Öffent- seraum des Herrenhauses ein rustikaler eine schöne Landschaft gefahren worden
lichkeit und der landwirtschaftlichen Eintopf sowie ein leckerer Nachtisch auf und hatten bei allem das Gefühl, sehr
Fachwelt zur Verfügung. uns, und dies zu einem sehr moderaten willkommene Gäste gewesen zu sein.
Damit die Vereinsmitglieder, die nicht Preis! Diese Gastlichkeit verdankten wir An der Moltkebrücke in Lübeck bestie-
gen wir kurz nach 15 Uhr eines der klei-
nen Schiffe der Firma Quandt und fuhren
während der nächsten knapp zwei Stun-
den auf der Wakenitz bis zur Anlegestelle
Rothenhusen. Diese gemütliche, langsa-
me Fahrt auf der Wakenitz, die beiderseits
von üppiger Vegetation begleitet wird, bei
immer noch ausgezeichnetem Wetter war
ein besonders schöner Abschluss dieser
Exkursion, an der insgesamt 41 Vereins-
mitglieder teilgenommen hatten. Von
Rothenhusen brachte uns der Bus in gut
einer Stunde zum Zoologischen Museum
zurück.
Die Schweine fühlen sich „sauwohl“, Foto: Stiewe
an dem Ausflug teilnehmen konnten, dem Umstand, dass das Küchenpersonal
ebenfalls Gelegenheit haben, sich über die nur für uns seine Wochenend-Freizeit un-
Grundlagen ökologischer Landwirtschaft terbrochen hatte, um uns zu bekochen
aus erster Hand zu informieren, haben und zu bedienen.
wir Professor Rahmann für den April Um ca. 14 Uhr verließen wir das Her-
2013 eingeladen, über seine Arbeit bei renhaus des Gutes in Richtung Lübeck,
uns einen Vortrag zu halten. Näheres ist und zu meiner Freude gab es nur zufrie- Fahrt auf der Wakenitz, Foto oben: Schliemann
Foto unten: Stiewe
3
Allgemeine Veranstaltungen: Vorträge
Vortrag vom 26.1.2012
Bernhard Hausdorf, Hamburg:
Brauchen wir ein neues Artkonzept?
Obwohl die „Art“ eine Arten erfordern, bei de-
der wichtigsten Einhei- nen nachgewiesen wer-
ten der Biologie ist, ist die den konnte, dass sie sich
Definition des Begriffs regelmäßig kreuzen und
nach wie vor umstritten. Genaustausch zwischen
Neue Erkenntnisse über ihnen erfolgt, auch wenn
Artbildungsprozesse er- diese Arten dennoch dif-
fordern Korrekturen be- ferenziert bleiben und
stehender Artkonzepte. allgemein anerkannt
Eine wichtige Erkennt- sind. Außerdem kann
nis ist, dass Arten trotz das Biologische Artkon-
andauerndem Genaus- zept aufgrund der Fokus-
tausch mit anderen Arten sierung auf reproduktive
differenziert bleiben und Isolation nur für biparen-
sich weiter differenzie- tale, sich sexuell reprodu-
ren können. Dies ist seit zierende Organismen an-
langem für Pflanzen be- gewandt werden.
kannt. Natürliche Hybri- In den letzten Jahren
disierung kommt jedoch wurde das Lineage-Art-
nicht nur bei etwa 25% konzept populärer, das
der Pflanzenarten vor, Arten als „separat evol-
sondern wurde auch bei vierende (Segmente) von
etwa 10% der Tierarten Metapopulations-Linea-
gefunden. Durch gene- ges“ beschreibt. Um das
tische Untersuchungen Lineage-Artkonzept zu
konnte gezeigt werden, verstehen, müssen zuerst
dass Hybridisierung tat- die Begriffe „Lineage“
sächlich in vielen Fällen und „Population“ defi-
zu Introgression von Al- niert werden. Eine Linea-
lelen in andere Arten ge- In wie viele Arten kann die Heideschneckengattung Xerocrassa auf der Insel Kreta eingeteilt ge wird als „eine Ahnen-
werden? Als theoretische Basis für die Arbeit an taxonomischen Fragestellungen wie dieser
führt hat. Nachfahren Sequenz von
ist ein fundiertes Artkonzept erforderlich.
Die zweite neue Ein- Fotos: Sauer & Hausdorf Populationen“ definiert.
sicht betrifft uniparen- Der Begriff Population
tale Organismen wie asexuelle Bakterien von der Stammart evolviert. Zum Beispiel ist in der Regel als eine Gruppe von kon-
oder parthenogenetische Taxa. Analysen sind Stichlings-Populationen, die sich an spezifischen Organismen, die eine mehr
von uniparentalen Organismen haben ge- unterschiedliche ökologische Bedingun- oder weniger gut begrenzte geographi-
zeigt, dass diese durch die gleichen Mus- gen anpassen, reproduktiv deutlich von- sche Region besiedeln, definiert. Es gibt
ter diskreter genetischer und morphologi- einander isoliert, während Populationen, mehrere Varianten dieser Definition. In
scher Variation wie biparentale Gruppen die sich unabhängig voneinander an das- jedem Fall muss festgelegt werden, wel-
charakterisiert sind. Der Begriff „Art“ selbe Habitat angepasst haben, nicht iso- che der Individuen, die zusammen in ei-
wird für alle Organismen verwendet. Da- liert sind. ner Region auftreten, eine Population bil-
her sollte ein allgemeines Artkonzept alle Nach dem Biologischen Artkonzept sind den. In einigen Definitionen von „Popu-
Phänomene entlang des Kontinuums der Arten „Gruppen von sich tatsächlich oder lation“ wird die üblichere Formulierung
reproduktiven Systeme abdecken. potentiell kreuzenden natürlichen Popu- „konspezifische Organismen“ durch „sich
Weitere Erkenntnisse über die Natur der lationen, die reproduktiv von anderen sol- kreuzende Individuen“ ersetzt. Eine sol-
„Art“ wurden durch Studien paralleler chen Gruppen isoliert sind“. Der zentrale che Definition der Population führt das
Artbildungsprozesse gewonnen. Parallele Punkt im Biologischen Artkonzept ist die Biologische Artkonzept durch die Hin-
Artbildung ist ein Fall von paralleler Evo- reproduktive Isolation, die Unfähigkeit tertür ein, indem es in der Definition der
lution, bei dem ähnliche Eigenschaften, von Individuen, die zu verschiedenen Ar- Population implementiert wird. Wenn die
die zu reproduktiver Isolation beitragen, ten gehören, sich erfolgreich miteinander übliche Definition der Population als ei-
unabhängig in separaten, nah verwandten fortzupflanzen. Eine konsequente An- ne Gruppe von konspezifischen Organis-
Linien entstehen, sodass eine polyphyle- wendung des Biologischen Artkonzepts men, die eine mehr oder weniger gut be-
tische Einheit resultiert, die unabhängig würde daher die Zusammenfassung aller grenzte geographische Region besiedeln,
4
akzeptiert wird, kann eine Population nur parentalen Organismen können auch nur Die Vorhersage, dass Arten früher oder
begrenzt werden, wenn wir entscheiden geographisch isolierte Populationen als später genotypische und phänotypische
können, welche Organismen Artgenos- eigene Arten klassifiziert werden. Daher Cluster bilden, kann von den meisten
sen sind. Daher muss definiert sein, was führt dieses Konzept zu einer taxonomi- Artkonzepten abgeleitet werden. Somit
eine Art ist, bevor Populationen begrenzt schen Inflation. ist dies zweifellos ein nützliches Kriterium
werden können. Das Lineage-Artkonzept Die Bedingung „innerhalb von dem ei- für die vorläufige Abgrenzung von Arten.
verlagert das Problem der Definition des ne Vorfahren-Nachfahren Beziehung be- Arten, die sich gerade erst getrennt ha-
Begriffs „Art“ auf das Problem der De- steht, außerhalb von dem keine solche Be- ben, können mit einer zufälligen Auswahl
finition des Begriffs „Population“ und ziehung besteht“ beschränkt die Cluster von genetischen Markern jedoch oft noch
führt zu einem Zirkelschluss oder einer von Individuen, die als „Arten“ eingestuft nicht als verschiedene Cluster erkannt
impliziten Umformulierung des Biologi- werden, auf diejenigen, die durch Barri- werden. Dies gilt insbesondere für poly-
schen Artkonzepts. eren für Genfluss begrenzt sind. Die Er- phyletische Einheiten, die durch parallele
Darüber hinaus ist das wichtigste Kri- kenntnis, dass Hybridisierung und Intro- Artbildung entstanden sind.
terium „separat evolvierend“ im Lineage- gression zwischen eng verwandten Arten Wu entwickelte ein Modell des Artbil-
Konzept nicht genau definiert. Die Eigen- häufig sind, bedeutet jedoch, dass viele dungsprozesses, das auf „Speziationsge-
schaft „separat evolvierend“ ist zweifellos derzeit anerkannte Arten keine separaten nen“ beruht. Speziationsgene sind Gene,
der Kern aller modernen Artkonzepte. „Vorfahren-Nachfahren Beziehung“ auf- die für differentielle Anpassung an unter-
Um jedoch ein nützliches Kriterium in ei- weisen, sondern dass einige Individuen, schiedliche natürliche oder sexuelle Um-
nem Artkonzept zu sein, muss angegeben die zu einer Art gehören, Vorfahren haben gebungen verantwortlich sind. Differen-
werden, was „separat evolvierend“ bedeu- können, die zu einer anderen gleichzeitig tielle Anpassung ist eine Form der Diver-
tet. Es ist unklar, wie Gruppen, die auf- existierenden Art gehören. Daher würde genz, bei der die alternativen Allele eines
grund von Introgression an einigen Loci eine konsequente Anwendung des Phylo- Gens in zwei Gruppen von Individuen
Allele austauschen, während sie an an- genetischen Artkonzepts ähnlich wie die entgegengesetzte Fitness-Effekte haben.
deren Loci separat evolvieren, eingestuft des Biologischen Artkonzepts die Zusam- Zu Beginn des Artbildungsprozesses un-
werden sollen. menfassung vieler gut differenzierter und terscheiden sich divergierende Populatio-
Außerdem klassifiziert das Lineage- allgemein anerkannter Arten erfordern, nen nur an wenigen Loci, die für differen-
Artkonzept kohärente polyphyletische die sich dennoch regelmäßig kreuzen. tielle Anpassung verantwortlich sind. Al-
Einheiten, die durch parallele Artbildung Außerdem weisen auch polyphyletische lele dieser Loci werden in der Regel nicht
entstanden sind und von der Stammart Arten, die durch parallele Artbildung ent- zwischen den Populationen ausgetauscht.
getrennt evolvieren, nicht als eigene Ar- standen sind, keine von der Stammart Im Rest des Genoms findet jedoch Gen-
ten, da sie keine separaten Ahnen-Nach- getrennte „Vorfahren-Nachfahren-Bezie- fluss statt. Im Laufe der weiteren Diffe-
fahren-Sequenzen darstellen. hung“ auf und können daher im Rahmen renzierung nehmen die Regionen diffe-
Aufgrund der dargestellten Probleme des Phylogenetischen Artkonzept nicht rentieller Anpassung zu und der Umfang
stellt das Lineage-Artkonzept keinen nen- von der Stammart separiert werden. des Genflusses zwischen den beiden Gen-
nenswerten Fortschritt hin zu einem all- Mallet erkannte, dass das Biologische pools wird durch die Kopplung angren-
gemein anwendbaren Artkonzept dar. Artkonzept im Anbetracht von Genfluss zender Genombereiche mit solchen Regi-
Eine ebenfalls häufig zitierte Alternative zwischen separat evolvierenden Einhei- onen allmählich reduziert. Wenn die Po-
zum Biologischen Artkonzept ist das Phy- ten unhaltbar ist. Er fügte Genetik zu pulationen nicht länger in der Lage sind,
logenetische Artkonzept. Nach einer Ver- dem phänetischen Artkonzept, das Arten bei Kontakt zu verschmelzen, werden sie
sion des Phylogenetischen Artkonzepts, als Gruppen von Individuen mit weni- nach dem Genischen Artkonzept von Wu
ist eine Art „ein diagnostizierbarer Clus- gen oder keinen intermediären Formen als Arten klassifiziert, auch wenn sie noch
ter von Individuen, innerhalb von dem definiert, und formuliert die genotypi- einen Teil ihrer Genome durch Genfluss
eine Vorfahren-Nachfahren Beziehung sche Cluster-Definition, wonach eine teilen. Am Ende des Prozesses sind die
besteht, außerhalb von dem keine solche Art „ein genotypischer Cluster, der sich beiden Populationen vollständig repro-
Beziehung besteht, und der ein Muster mit verwandten Clustern [geographisch] duktiv isoliert. Erst dann werden sie nach
von phylogenetischer Ahnen-Nachfahren überlappen kann, ohne mit ihnen zu dem Biologischen Artkonzept als Arten
Beziehung zu anderen derartigen Einhei- verschmelzen“ist. eingestuft.
ten zeigt“. Ein Vorteil dieser Definition ist, dass Nach dem Genischen Artkonzept sind
Ein Vorteil des Phylogenetischen Art- Gruppen von Individuen, die trotz re- Arten „Gruppen, die differentiell ange-
konzepts im Vergleich zu dem Biologi- gelmäßigen Genaustauschs differenziert passt sind und die bei Kontakt nicht in
schen Artkonzept ist, dass das Phyloge- bleiben, als Arten klassifiziert werden. der Lage sind, die Gene, die diesen adap-
netische Artkonzept grundsätzlich auch Dieses Konzept ist auch für uniparenta- tiven Merkmalen zugrunde liegen, direkt
für uniparentale Organismen angewen- le Organismen anwendbar. Allerdings oder durch intermediäre Hybrid-Popula-
det werden kann. Allerdings gibt es mit würde die Annahme der genotypischen tionen auszutauschen“.
diesem Konzept sowohl bei uni- als auch Cluster Definition der Art zu der gleichen Dieses Konzept spezifiziert, in wel-
in biparentalen Organismen Probleme. unerwünschten Konsequenz führen wie chen Fällen Gruppen von Individuen
Bei uniparentalen Organismen, bei de- die Umsetzung des Phylogenetischen Art- trotz Genfluss zwischen diesen Gruppen
nen kein oder kaum Genaustausch vor- konzepts, nämlich dass jeder genetisch als Arten klassifiziert werden können.
kommt, wird jeder Klon mit einer Mu- unterschiedliche Klon als eigene Art klas- Es kann auch auf uniparentale Organis-
tation als eigene Art klassifiziert. Bei bi- sifiziert wird. men angewendet werden. Das Genische
5
Artkonzept berücksichtigt jedoch aus- getauscht werden können, wenn diese in male Veränderungen. Die Unterschiede
schließlich Arten, die durch differentielle Kontakt kommen“, definiert. können durch differentielle Anpassung,
Anpassung beruhend auf Mutationen in Ebenso wie das Genische Artkonzept durch natürliche oder sexuelle Selektion
Genen entstanden sind. Einheiten, die spezifiziert dieses Artkonzept, in welchen entstanden sein, können aber auch das
separat evolvieren, da sie aufgrund nicht- Fällen Gruppen von Individuen trotz Ergebnis von nicht-adaptiven Prozessen
genischer Mutationen reproduktiv isoliert Genfluss zwischen diesen Gruppen als wie genetischer Drift sein.
sind, werden im Genischen Artkonzept Arten klassifiziert werden können. Das
nicht berücksichtigt. Differentielle-Fitness-Artkonzept kann Anschrift des Verfassers:
Aus einer Generalisierung des Geni- auf das gesamte Spektrum von uni- bis Prof. Dr. Bernhard Hausdorf
schen Artkonzepts entstand das Diffe- zu biparentalen Organismen angewen- Zoologisches Museum der Universität
rentielle Fitness Artkonzept, das Arten det werden. Im Gegensatz zu dem Geni- Hamburg
als „Gruppen von Individuen, die rezip- schen Artkonzept ist dieses Artkonzept Martin-Luther-King-Platz 3
rok durch Merkmale charakterisiert sind, nicht auf Mutationen in Genen, die zu 20146 Hamburg
die sich in anderen Gruppen negativ auf differentieller Anpassung beitragen, be- Email:
die Fitness auswirken würden und die schränkt, sondern berücksichtigt alle Un- hausdorf@zoologie.uni-hamburg.de
nicht regelmäßig zwischen Gruppen aus- terschiede, zum Beispiel auch chromoso-
Vortrag vom 23.2.2012
Reinhold Hanel, Hamburg:
Die vielen ungelösten Rätsel im Leben des Europäischen Aals
Der Bestand des Europäischen Aals sowie sogenannte Turbinenverluste an et al. 2007), aber auch virale Erkrankun-
(Anguilla anguilla) geht seit den 1960er Flusskraftwerken genannt. Auch der zu- gen (EVEX, EVE, Herpesvirus anguillae)
Jahren drastisch zurück. Die Größe der nehmende Fraßdruck durch fischfressen- (Van Ginneken et al., 2005) ebenso wie
Laicherbestandsbiomasse wird dabei de Vögel (vor allem Kormorane), Schwä- Schadstoffbelastungen etwa mit Dioxin-
noch auf 2% bis 12% der ursprünglichen chung durch (eingeschleppte) Parasiten, ähnlichen Substanzen (PCBs) (Palstra et
Werte geschätzt (ICES, 2002). Ähnli- Krankheitsbelastungen durch Viren al., 2006) zu teils massiven Beeinträch-
ches gilt für das Aufkommen an Glas- ebenso wie negative Auswirkungen einer tigungen der Schwimmleistung bzw. der
aalen. Die Glasaal-Rekrutierung in der Klimaveränderung werden als mögliche Gonadenentwicklung führen und damit
Atlantik-Region beträgt nur noch 5% Ursachen diskutiert. Alle diese Faktoren die Laicherqualität massiv beeinträchti-
der Durchschnittswerte der Jahre 1960 können vor allem in Summe mittel- bis gen.
bis 1979, im Bereich der Nordsee liegen langfristig gravierenden Einfluss auf die Detaillierte Informationen und Ein-
die Vergleichswerte bei unter 1%, ohne Entwicklung des Aal-Bestandes nehmen, schätzungen der tatsächlichen Beein-
Anzeichen auf Erholung (ICES, 2011). wobei aufgrund der einzigartigen Repro- flussung der einzelnen Faktoren auf den
Die Europäische Kommission will dem duktionsbiologie des Aals als eine pan- Bestand des Europäischen Aals im Sinne
dramatischen Rückgang des Aal-Bestan- miktische Art von einigen Wissenschaft- einer von ihnen hervorgerufenen spezi-
des mit einer Erhöhung der in die Sargas- lern sogar ein vollständiges Aussterben fischen Mortalität sind allerdings nach
sosee abwandernden Blankaale begegnen nicht ausgeschlossen wird. wie vor nicht verfügbar. In einem Mo-
und verpflichtete die Mitgliedstaaten zur Als Folge dieser Entwicklung gibt es del-Gewässer (der Schwentine in Schles-
Erarbeitung von flussgebietsspezifischen innerhalb Europas Bestrebungen, Aalbe- wig-Holstein) wurden nun über einen
Aalbewirtschaftungsplänen (Verord- satzmaßnahmen nur noch in jenen Ge- Zeitraum von mehr als 3 Jahren Anzahl,
nung (EG) Nr. 1100/2007 des Rates von wässern durchzuführen, die aufgrund ih- Gesundheitszustand und Wanderverhal-
18. September 2007). Danach soll si- rer Struktur und ökologischen Beschaf- ten abwandernder Blankaale ermittelt.
chergestellt werden, dass zumindest 40% fenheit gewährleisten, dass sich darin Außerdem wurden fischereiliche Sterb-
jener Zahl an Aalen, die unter naturna- gesunde Laichfische entwickeln können. lichkeit und Besatzmaßnahmen für den
hen, nicht anthropogen beeinflussten Die Qualität von Laichern wurde bis- Zeitraum seit 1993 ausgewertet und mit
Bedingungen die Flussgebiete besiedeln her vor allem anhand der Auswirkungen der Zahl tatsächlich aus dem Flussge-
würden, abwandern und damit zur Fort- verschiedener Einflussgrößen wie Schad- biet abwandernder Aale verglichen. Die
pflanzung beitragen können. stoffen, Parasiten und Viren auf die Be- Untersuchungen sollten Erkenntnisse
Als mögliche Gründe für die Be- wältigung der simulierten Schwimm- über die Hauptabwanderungszeiten von
standsabnahme des Europäischen Aals strecke zu den Laichgründen in der Blankaalen liefern und Umwelteinflüs-
wurden neben starkem fischereilichen Sargassosee untersucht. Dabei wurde se identifizieren, die den Zeitpunkt von
Druck und Schadstoffbelastung vor al- festgestellt, dass etwa der Befall mit dem Abwanderungsereignissen beeinflussen.
lem auch der zunehmende Habitatver- Schwimmblasen-Parasiten Anguillicoloi- Dadurch sollte eine Abschätzung des po-
lust durch wasserbauliche Maßnahmen des crassus (Lefebvre et al., 2004; Palstra tentiellen Beitrags des Schwentine-Sys-
6
Entwicklung des Aalbestandes in der Schwentine laut deutschem Aalbestandsmodell (German Eel Model „GEM II“ (Oeberst und Fladung, 2012). Linie: Geschätzte
Populationsgröße in Stück. Balken: Anzahl der potentiell abwandernden Blankaale. 1993 - 2010: modelliert nach erfassten Eingangsparametern. Grau unterlegt:
Prognose (bis 2020) der Entwicklung des Bestandes ohne kommerzielle/Freizeit- Fischerei.
tems zur Laicherbestandsbiomasse des tergehenden Klärung. Die Summe die- A.J., van den Thillart, G.E.E.J.M., 2006.
Aals geliefert und die Auswirkung ver- ser Daten ermöglicht es schließlich, die Are dioxin-like contaminants responsible
schiedener Management-Maßnahmen größtenteils auf Modell-Annahmen be- for the eel (Anguilla anguilla) drama?
auf die Entwicklung der Blankaalabwan- ruhenden Schätzungen der Zahl abwan- Naturwissenschaften, 93: 145.
derung modelliert werden. dernder Aale für ein Gewässersystem zu Palstra, A.P., Heppener, D.F.M.,
Die tatsächlich beobachtete jährliche validieren und verschiedene Eingangspa- van Ginneken, V.J.T., Szekely, C.,
Blankaalabwanderung pro Hektar lag rameter des den meisten der deutschen van den Thillart, G.E.E.J.M., 2007.
weit unter den erwarteten Werten für Aalmanagement-Pläne zugrunde lie- Swimming performance of silver eels is
die Flussgebietseinheit Schlei/Trave. genden „deutschen Aalbestandmodells severely impaired by the swimbladder
Ausmaß und Zeitpunkt der jährlichen (GEM II)“ zu überprüfen. Durch die parasite Anguillicola crassus. Journal
Blankaalabwanderung variierte stark. Wahl eines geschlossenen Gewässersys- of Experimental Marine Biology and
Offenbar wurde der Beginn der herbst- tems wurde zudem erstmalig gewährleis- Ecology, 352: 244–256.
lichen Hauptabwanderung vor allem tet, die Frage der Bedeutung von Besatz Van Ginneken, V., Ballieux, T.B.,
durch Schüttung und Temperatur beein- für die Wiederauffüllung des Bestandes Willemzer, R., Coldenhoff, K., Lentjes,
flusst. Die Ergebnisse legen nahe, dass zu untersuchen. E., Antonissen, E., Haenen, O., van den
ein durchgängiges Monitoring dieser Thillart, G. 2005. Hematology patterns
Umweltparameter dazu genutzt werden of migrating European eels and the role of
kann, Abwanderungsereignisse besser Lesehinweise: EVEX virus. Comparative Biochemistry
vorherzusagen und damit anthropogene ICES, 2010. Report of the ICES/EIFAC and Physiology - Part C, 140: 97-102.
Einflüsse während der Blankaalabwan- Working Group on Eels (WGEEL). Oeberst, R., Fladung, E., 2012. German
derung zu minimieren. International Council for the Exploration Eel Model (GEM II) for describing eel,
Darüber hinaus verringern hohe Be- of the Sea. ICES CM 2010/ACOM:18. Anguilla anguilla (L.), stock dynamics
falls-Intensitäten mit dem Schwimm- ICES, 2011. Report of the Workshop on in the river Elbe system. Information on
blasen-Parasiten Anguillicoloides crassus, Age Reading of European and American Fishery Research, 59: 9-17.
sowie fallweise Infektionen mit dem Eel (WKAREA2), 22-24 March 2011,
Rhabdovirus EVEX die Laicherquali- Bordeaux, France. ICES CM 2011/
tät der Aale. Auffallend war auch die ACOM:43. 35 pp. Anschrift des Verfassers:
beobachtete geringe Wandergeschwin- Lefebvre, F., Mounaix, B., Poizat, G., PD Dr. Reinhold Hanel
digkeit der abgewanderten Blankaale in Crivelli, A.J., 2004. Impacts of the Johann Heinrich von Thünen-Institut
der Ostsee. Inwieweit vor allem die ver- swimbladder nematode Anguillicola crassus für Fischereiökologie
ringerte Wandergeschwindigkeit damit on Anguilla anguilla : variations in live rand Palmaille 9
zusammenhängt, dass es sich bei den spleen masses., Journal of Fish Biology, 64: 22767 Hamburg
untersuchten Tieren ausschließlich um pp 435-447. Email: reinhold.hanel@vti.bund.de
Besatzaale handelte, bedarf einer wei- Palstra, A.P., van Ginneken, V.J.T., Murk,
7
Vortrag vom 22.3.2012
Guido Dehnhardt, Frederike D. Hanke, Rostock:
Das Vibrissensystem der Robben
Vom biologischen Phänomen zur technischen Anwendung
Im Frühjahr 2009 verirrte sich ein He- orbitalen Vibrissen, die in geringer Zahl thetische Informationen, Informationen
ringsschwarm in die weltweit größte Rob- oberhalb der Augen anzutreffen sind. Die die von Rezeptoren des Bewegungsappa-
benforschungsanlage, die am Marine Sci- Haare selbst unterscheiden sich innerhalb rates geliefert werden.
ence Center (MSC) der Universität Ros- der Robben in ihrer Oberflächenstruk- In den Experimenten zur Erforschung
tock beheimatet ist. Die Seehunde, die tur. Während die Vibrissen der Seehun- der Haptik präsentierte sich das Vibris-
in dieser Anlage zur Erforschung ihrer de eine wellenförmige Struktur aufweisen sensystem als ein sehr sensitives Sinnes-
sensorischen und kognitiven Fähigkei- (Abb.3*), besitzt z. B. der Kalifornische system. Die Sensitivität wurde mit La-
ten gehalten werden, begannen zu jagen Seelöwe Vibrissen mit einer glatten Ober- mellenplatten getestet, deren Rillenbreite
(Abb.1*) - sie entpuppten sich – obschon fläche. Die Vibrissen sind in der Haut in variierte. Die Seehunde waren in der La-
allesamt in Gefangenschaft geboren – als Follikeln verankert; die Bewegung der ge, Lamellenplatten zu unterscheiden, die
hervorragende Jäger und zeigten, zu wel- Vibrissen im Follikel wird auf Rezeptor- weniger als 9% in der Rillenbreite variier-
chen Jagdleistungen Seehunde in der La- zellen übertragen, die mechanische Rei- ten. Aus eigener Erfahrung im Umgang
ge sind. Doch nicht immer sind die Be- ze aufnehmen. Generell ähneln sich die mit Seehunden bei sehr niedrigen Außen-
dingungen bei der Jagd so optimal wie im Follikel aller Vibrissen tragenden Tiere temperaturen wussten die Wissenschaft-
Frühjahr 2009 in Rostock. In große Was- sehr stark, jedoch gibt es bei den Robben ler des MSC, dass die Empfindlichkeit
sertiefe dringt nur wenig oder gar kein einige Besonderheiten. Die Follikel bei und die Beweglichkeit des eigenen hap-
Sonnenlicht, und auch knapp unter der Robben sind sehr viel größer und werden tischen Sinnessystems, die Finger, durch
Wasseroberfläche kann die Sicht durch durch eine gegenüber Landsäugern wie Kälte eingebüßt wird. Eine Wiederho-
starke Trübheit eingeschränkt sein. See- Ratte oder Katze 10-fach erhöhte Anzahl lung des Lamellentests im Winter in 1
hunde jagen nicht nur tagsüber, sondern an Nervenfasern versorgt. Darüber hin- Grad kaltem Wasser brachte jedoch ans
auch bei Nacht, wo Dunkelheit die Funk- aus findet sich bei den Robben ein wei- Licht, dass die hohe Sensitivität der Vi-
tionsweise selbst eines so lichtsensitiven terer Blutsinus, d. h. dass noch mehr Blut brissen der Seehunde selbst unter diesen
Auges wie dem des Seehunds einschrän- den Follikel umströmt als bei Landsäu- Bedingungen erhalten bleibt (Dehnhardt
ken kann. Prinzipiell verfügen Seehunde gern. et al. 1998b). Ein Blick auf die Vibrissen
unter Wasser über eine gute Sehschärfe, Welche Funktion hat nun das Vibris- durch eine Wärmekamera ließ verstehen
die eine erfolgreiche visuell gesteuerte sensystem? Es ist von Landsäugern be- (Abb.4*), dass in kalter Umgebung die
Jagd auf Fische problemlos ermöglichen kannt, dass diese ihre Vibrissen einset- Vibrissen selektiv über das stark ausge-
würde. Dies gilt allerdings nur für klares zen, um aktiv Objekte zu ertasten – ein bildete Blutsinussystem der Follikel auf-
Wasser. Nimmt die Trübheit des Wassers Prozess der als Haptik bezeichnet wird. geheizt werden und dadurch die Funk-
zu, so verschlechtert sich die Sehschär- Beim Menschen erfüllt die Hand diese tionalität des Sinnessystems vollständig
fe drastisch (Weiffen et al. 2006). Wie Funktion. Eine haptische Objektidenti- erhalten bleibt.
können Seehunde auch dann noch Fische fizierung könnte für Robben bei der Su- Robben jagen jedoch nicht nur boden-
erbeuten? Sie besitzen ein sehr sensitives che nach Beutetieren im Sediment des lebende Fische, die man durch aktives
Sinnessystem, welches die Funktion der Meeresbodens, z. B. nach Plattfischen, Tasten aufspüren könnte, sondern auch
Augen übernehmen kann, wenn diese hilfreich sein. Dies entspräche einem Ein- schnell schwimmende Fische im Freiwas-
keine oder nur geringe Informationen satz der Vibrissen, wie er bei australischen ser. Diese Fische verraten sich durch Was-
über die Umwelt liefern können: die Bart- Schwimmratten beim Aufspüren von serbewegungen. Sollten Seehunde in der
haare oder Vibrissen. Das sind Sinneshaa- Beute am Gewässergrund zu beobachten Lage sein, diese Wasserbewegungen mit
re, deren Funktionsweise die Forscher am ist. In zahlreichen Experimenten konnte ihren Vibrissen ähnlich dem Seitenlinien-
Marine Science Center in zahlreichen Ex- gezeigt werden, dass Robben tatsächlich organ von Fischen zu spüren? Tatsächlich
perimenten Schritt für Schritt verstehen in der Lage sind, mit Hilfe ihrer Vibrissen konnte ein Seehund in einem Experiment
gelernt haben. die Größe, Struktur und Form von Ob- feinste Wasserbewegungen von weniger
Vibrissen finden sich bei fast allen Mee- jekten zu erkennen und zu unterscheiden. als 0,001 mm, die von einer vibrierenden
ressäugern und treten bei den Robben im Beobachtet man die Robben beim Tast- Kugel hervorgerufen wurden, wahrneh-
Kopfbereich symmetrisch auf (Abb.2*). vorgang, so fällt auf, dass die Vibrissen men (Dehnhardt et al. 1998a). Betrach-
Man unterscheidet hier die mystazialen der Robben starr nach vorne gestellt sind. tet man nun die Wasserbewegungen eines
Vibrissen, die zahlreich auf der Ober- Bei einer Größenunterscheidung bewegen schwimmenden Fisches, so fällt auf, dass
lippe in horizontal verlaufenden Reihen die Tiere ihre Vibrissen mit Hilfe kleins- die Wasserbewegungsspur, die sogenann-
angeordnet sind, die rhinalen Vibrissen, ter Kopfbewegungen über das Objekt. te hydrodynamische Spur des Fisches,
von denen sich jeweils ein einzelnes Haar Die durch die Kopfbewegungen erfahre- teilweise noch Minuten nachdem ein
hinter jeder Nasenöffnung befindet und ne mechanische Auslenkung liefert dann Fisch eine Stelle im Wasser passiert hat,
die nur bei den Hundsrobben wie z. B. die Größeninformation. Dahingegen lö- in abgeschwächter, aber für den Seehund
dem Seehund auftreten, und die supra- sen Menschen diese Aufgabe über kinaes- nach wie vor detektierbarer Stärke erhal-
8ten bleibt. Ein Seehund könnte also der In den Verhaltensexperimenten kam setzt wird, wie es die Seehundvibrisse
hydrodynamischen Spur eines Fisches die Frage auf, wie ein Seehund wäh- veranschaulicht, ist für die Technik
folgen, um diesen dann zu erbeuten rend des Schwimmens, aus der Eigen- äußerst interessant. Die Übertragung
- ähnlich dem Verfolgen einer Duft- bewegung heraus das komplexes Mus- eines solchen biologischen Mechanis-
spur durch an Land lebende Säuger. ter der verhältnismäßig schwachen hy- mus in die Technik ist Ziel der bioni-
Am Marine Science Center ersetzte im drodynamischen Spur lesen kann? An schen Forschung. In einem bionischen
Experiment ein U-Boot, welches eben- sich sind die Vibrissen sehr f lexible, Ansatz könnten nun also die Erkennt-
falls eine komplexe hydrodynamische biegsame Haare. Bemerkenswerterwei- nisse der Funktionsweise der Vibris-
Spur hinterläßt, den Fisch. Die See- se sind sie jedoch während des Schwim- sen genutzt werden, um Sensoren für
hunde wurden mit einer Maske über mens unter Wasser nahezu starr. Dies Forschungs-U-Boote zu bauen oder
den Augen auf die Spur geschickt. Was trat auf Videoaufnahmen zu Tage, die um gebäudetechnische Lösungen für z.
keiner erwartet hatte: die Seehunde von einer im Kopf bereich befestigten B. Fundamente von Off-Shore-Wind-
nahmen die Spur direkt und scheinbar Kamera aufgezeichnet wurde, die die kraftanlagen zu entwickeln.
mühelos auf und verfolgten sie bis zum Vibrissen während einer hydrodynami- Sei es die Erforschung der Detektier-
U-Boot (Abb.5*); und das über Dis- schen Spurverfolgung filmte (Abb.6*). barkeit einzelner Wirbel, sei es eine
tanzen von bis zu 40 m und ungeach- Eigentlich sollten bei der Umströmung Übertragung der Erkenntnisse in die
tet dessen, ob das U-Boot eine Kurve der Vibrissen, genau wie z. B. auch bei Technik im Sinne der Bionik oder sei-
oder geradeaus fuhr (Dehnhardt et al. der Umströmung eines Zylinders, fort- en es Experimente zur Leistungsfähig-
2001). Auch die Verfolgung der hydro- laufend Wirbel gebildet werden, die als keit des Vibrissensystems unter Frei-
dynamischen Spur eines Artgenossens sogenannte Karmansche Wirbelstraße wasserbedingungen - die Forscher am
gelang problemlos. Hiermit war ein hinter dem Objekt deutlich detektier- Marine Science Center haben noch ei-
bisher nicht beschriebener Orientie- bar wären. Durch die Ablösung der ne spannende Forschungszeit vor sich.
rungsmechanismus dokumentiert, der Wirbel wird eine Kraft auf die Vibrisse
Ausgangspunkt für eine Vielzahl an ausgeübt, die diese in Schwingung ver- Lesehinweise:
Folgeexperimenten darstellte. In die- setzen müsste. Dass diese Schwingun- Dehnhardt G, Mauck B, Bleckmann H
sen wurde überzeugend gezeigt, dass gen nicht auftreten, liegt in der wellen- (1998a): Seal whiskers detect water move-
Seehunde aus einer hydrodynamischen förmigen Oberf lächenbeschaffenheit ments. Nature 394:235-236
Spur blitzschnell die Bewegungsrich- der Vibrisse des Seehunds begründet.
tung, die Größe und Form eines sich Messungen einzelner Vibrissen im Dehnhardt G, Mauck B, Hanke W,
bewegenden Objektes extrahieren kön- Strömungskanal sowie numerische Si- Bleckmann H (2001): Hydrodynamic
nen (Wieskotten et al. 2011). Da sich mulationsrechnungen zeigten, dass trail-following in harbor seals (Phoca
die hydrodynamischen Spuren von durch die komplexe Oberf läche Wirbel vitulina). Science 293:102-104
Fischart zu Fischart unterscheiden, wä- direkt bei Entstehung am Haar wieder
re es also sogar denkbar, dass die Tiere zerstört werden. Die Vibrissen erfah- Miersch L, Hanke W, Wieskotten S,
Informationen über die Fischart und ren also nur eine Erregung durch ex- Hanke FD, Oeffner J, Leder A, Brede M,
auch die Größe des Fisches extrahie- terne Wirbel wie sie z. B. in den hydro- Witte M, Dehnhardt G (2011): Flow sen-
ren und damit schon beim Auftreffen dynamischen Spuren von Fischen ent- sing in pinniped whiskers. Philosophical
auf eine Spur, abschätzen könnten, ob halten sind und können somit direkt Transactions of the Royal Society of
sich die Verfolgung einer spezifischen das äußere Ereignis messen (Miersch London B Biological Sciences 366:3077-
Spur lohnen würde. Eine detaillierte et al. 2011). Ganz anders verhalten sich 3084
Videoanalyse (Particle Image Veloci- die glatten Seelöwenvibrissen. An die-
metry, PIV) des hydrodynamischen sen Vibrissen greifen zehnfach größe- Anschrift der Verfasser:
Diskriminations- oder Detektionsvor- re Kräfte an als an den Vibrissen der Prof. Dr. Guido Dehnhardt
gangs durch einen Seehund brachte ans Seehunde (Miersch et al. 2011), d. h. Universität Rostock
Licht, dass sich die Tiere bei der Unter- Seelöwen müssen ein externes Ereig- Institut für Biowissenschaften
suchung der hydrodynamischen Spur nis aus einem großen Hintergrundrau- Sensorische und kognitive Ökologie
vor allen Dingen auf die innerhalb der schen herausrechnen. Allerdings sind Albert-Einstein-Str. 3
Spur vorhandenen Wirbel konzentrie- auch Seelöwen in der Lage, hydrody- 18059 Rostock
ren. In der aktuellen Forschung am namische Spuren zu verfolgen. Nach Email: guido.dehnhardt@uni-rostock.de
Marine Science Center werden deshalb unserem bisherigen Kenntnisstand ge- und
nun einzelne Wirbel mit Hilfe eines lingt ihnen dies, da die Schwingungen Marine Science Center
Wirbelgenerators erzeugt. Diese Ein- ihrer beim schnellen Schwimmen an- Am Yachthafen 3A
zelereignisse detektieren die Seehunde geströmten Vibrissen nicht chaotisch 18119 Rostock - Hohe Düne
wiederum spielend leicht. Auf bauend sind, sondern in Abhängigkeit von der
darauf können nun spezifische Eigen- Schwimmgeschwindigkeit einer Eigen-
schaften der Wirbel wie z. B. die Grö- frequenz entsprechen, deren Modulati- *) Die Abbildungen finden Sie auf der
ße variiert oder spezifische Vibrissen- on beim Auftreffen einer hydrodyna- dritten Umschlagseite.
regionen gezielt gereizt werden, um die mischen Spur die Robbe wahrnimmt.
Leistung des Vibrissensystem im De- Ein Gegenstand, der in einem Strö-
tail weiter verstehen zu lernen. mungsfeld nicht in Schwingungen ver-
9Vortrag vom 5.4.2012
Ortrun Mittelsten Scheid, Wien:
Arabidopsis thaliana: ein nützliches Unkraut hat Karriere gemacht
Arabidopsis thaliana, die Ackerschmal- überhaupt erst möglich gemacht haben. maßgeschneiderte Genvarianten auf ihre
wand, wird weltweit von tausenden For- Ergebnisse aus unzähligen Experimenten Funktion zu testen oder Proteine um ei-
scherInnen auf verschiedene Aspekte ih- zur Aktivität einzelner Gene, und viele nen fluoreszierenden Anteil zu verlängern
rer Biologie untersucht und macht immer weitere Informationen, werden auch heu- und sie damit in lebenden Zellen sicht-
wieder Schlagzeilen, in der Fachliteratur te weiter gesammelt und öffentlich zugän- bar zu machen. Ein weiterer Vorteil, der
und gelegentlich auch in der Tageszei- gig gemacht. in den letzten Jahren einen neuen Schub
tung. Wie kam es, dass eine kleine Pflan- Zusätzlich zu den schon erwähnten in der Arabidopsis-Forschung bewirkt hat,
ze, die weder besonders schön noch von Vorzügen kam die ist die weite Verbreitung der Art
praktischem Nutzen ist, zum Star der mo- technisch einfach über mehrere Kontinente und
dernen Pflanzenwissenschaften wurde? durchzuf ühren- viele Breitengrade, Höhenmeter
Wichtige Argumente dafür wurden de Erzeugung von und verschiedene Lebensräume.
bereits vor fast 70 Jahren von Friedrich Mutanten. Für die Das erlaubt, die dabei entstande-
Laibach vorgebracht: er hat die kurze meisten der über ne genetische Vielfalt zwischen
Generationszeit, den geringen Platzbe- 20.000 Gene gibt Populationen mit den Anpas-
darf, die vielen natürlich vor- sungsmechanismen an die ver-
kommenden Varianten und schiedenen Standorte in Verbin-
die geringe Chromosomenzahl dung zu bringen. Hierzu wird
hervorgehoben und Arabido- zur Zeit die Genomanalyse auf
psis mit der Fruchtfliege, dem 1001 verschiedene Arabidopsis-
Haustier der GenetikerInnen, Varianten ausgedehnt.
verglichen. Allerdings dauer- Es gibt wenige Bereiche der
te es noch Jahrzehnte, bis diese Pflanzenbiologie, zu denen kei-
Vorzüge in der breiteren Pflan- ne Experimente an Arabidopsis
zenwissenschaft bekannt und einige grundlegende Erkennt-
zunächst hauptsächlich in der nisse beigesteuert haben. Einbli-
Vererbungsforschung genutzt cke in Entwicklungsprozesse wie
Junge Pflanze Blühende Pflanze
wurden. Die weitgehende Selbst- Blühinduktion, Befruchtung,
bestäubung bei Arabidopsis führt Embryo- und Samenbildung,
nämlich zu grosser Einheitlich- Hormonregulation, Lichtwahr-
keit der genetischen Information nehmung und Energiehaushalt,
innerhalb einzelner Pflanzen, die Schädlingsabwehr und Stressre-
dann bei Kreuzungen klare Ver- sistenz, DNA-Reparatur, gene-
hältnisse liefert. Für den Boom tische und epigenetische Genre-
der Arabidopsis-Forschung in gulation in Pflanzen sind in tau-
den letzten 30 Jahren war dann senden von Veröffentlichungen
aber die Entdeckung ausschlag- beschrieben worden und haben
gebend, dass die genetische Bau- oftmals die Tür für deren Ver-
anleitung für diese Pflanze, das ständnis auch in anderen Arten,
Genom, im Vergleich zu dem einschliesslich vieler landwirt-
anderer Arten aussergewöhnlich schaftlich wichtiger Pflanzen,
klein ist. Damit wurden auch Normalform Mutante geöffnet. Dabei hat die ver-
die MolekularbiologInnen auf- wandtschaftliche Nähe von Ara-
merksam und wählten Arabidopsis zum es Arabidopsis-Linien, bei denen einzelne bidopsis zu Raps, Senf, oder den Kohlge-
Modellorganismus der Genomforschung. Gene ihre Funktion verloren haben und wächsen geholfen; die Gemeinsamkeiten
In Zusammenarbeit eines internationalen die sich gerade dadurch eignen, anhand schliessen aber oft auch die weiter entfern-
Konsortiums wurde das erste pflanzliche der Ausfallerscheinungen die Genfunkti- ten Verwandten wie Getreide oder Bäume
Genom sequenziert und im Jahr 2000 on zu untersuchen. Elektronisch erfasste ein. Selbst in der medizinisch motivierten
veröffentlicht, zur gleichen Zeit wie das Kataloge geben Auskunft, wie die Gen- Forschung findet man Moleküle, deren
erste menschliche Genom. Weitere glo- defekte auf der Ebene der DNA-Sequenz Funktion zuvor schon in Arabidopsis ver-
bale Initiativen haben wichtige Ressour- beschaffen sind. Samen der entsprechen- standen und die im Laufe der Evolution in
cen in Form von Datenbanken, Mutan- den Linien können wie im Versandhan- Pflanzen und Tieren offenbar beibehalten
tensammlungen und Saatgutzentren ge- del bestellt werden. Ebenfalls wichtig ist wurden.
schaffen, die die Forschung in grossem die leichte genetische Modifikation durch Nobody is perfect, und das gilt auch für
Ausmaß unterstützt und manches Projekt Einbau von neuen Genen, die es erlaubt, Arabidopsis. Natürlich ist Kleinheit ein
10Nachteil, wenn man für Experimen- und epigenetische Informationen, Ge- Krauts bearbeitet werden können und
te grosse Materialmengen braucht. Es naktivitäten im grossen Maßstab, eine sollten. Von Arabidopsis konnten wir
kann auch sein, dass das kleine Genom Vielzahl von Stoffwechselprodukten, bisher und können wir noch viel ler-
eine Art Ausnahme im Pf lanzenreich Signalmolekülen und Energieträgern nen.
darstellt und andere Genome eventuell gleichzeitig zu erfassen. Zusammen
anders organisiert sind. Die kurze Le- mit der Verfeinerung der Analyseme- Anschrift der Verfasserin:
benszeit von Arabidopsis erlaubt auch thoden, hochauf lösender Mikroskopie PD Dr. Ortrun Mittelsten Scheid
keine Erforschung von Alterungspro- an lebendem Material und den sich Gregor Mendel Institute of Molecular
zessen, und der Einbau von Luftstick- rasant entwickelnden bioinformati- Plant Biology GmbH
stoff, der z.B. die Schmetterlingsblütler schen Methoden zur Datenverarbei- Dr. Bohr-Gasse 3
in Zusammenarbeit mit Bakterien aus- tung und zum Nachbilden komplexer 1030 Wien, Österreich
zeichnet, kann mit Arabidopsis nicht Zusammenhänge gibt es nach wie vor Email:
gut untersucht werden. Dafür bieten spannende und relevante Fragestellun- ortrun.mittelsten_scheid@gmi.oeaw.ac.at
sich neue Technologien an, genetische gen, die mit Hilfe des unscheinbaren
Vortrag vom 24.5.2012
Jutta Schneider, Hamburg:
Paarungsstrategien kannibalistischer Spinnen
Bei der australischen Kugelspinne Latro- Männchen. Um zu überleben, muss das das Männchen versuchen, beide Taster
dectus hasselti machen die Männchen bei Männchen spätestens 10 Sekunden nach in den beiden Geschlechtsöffnungen des
der Kopulation einen charakteristischen Kopulationsbeginn abspringen. Anstatt Weibchens zu entleeren.
Rückwärtssalto, der ihr Abdomen direkt zu flüchten, geht das oft verletzte Männ- Für das Phänomen des sexuellen Kan-
auf die Chelizeren der Weibchen platziert. chen (in der Regel verliert es Beine) zu- nibalismus, das diese drei Arten auch als
Das Weibchen beginnt das Männchen zu rück zum gleichen Weibchen, von dem es Repräsentanten ihrer Gattungen gemein-
verzehren und das Männchen kann seine wieder freundlich empfangen wird. Diese sam haben, hat es schon viele Erklärungs-
Kopulation verlängern und mehr Spermi- zweite Kopulation endet immer tödlich versuche gegeben. In den genannten Bei-
en übertragen. Das Männchen stirbt je- für das Männchen. Es versucht erst gar spielen wird deutlich, dass die Männchen
doch nicht immer dabei, sondern es ge- nicht abzuspringen, sondern kopuliert so sexuellen Kannibalismus vermeiden kön-
lingt einem Teil der Männchen auch den lange bis die meisten im Pedipalpus ge- nen, es aber nicht immer tun. Es gibt un-
zweiten Taster oder Pedipalpus (männ- speicherten Spermien übertragen sind. terschiedliche Verhaltensweisen nach der
liche Spinnen haben paarige sekundäre Bei der südafrikanischen Nephila fe- ersten und nach der zweiten Kopulation
Kopulationsorgane) in einer weiteren Ko- nestrata schleicht sich das Männchen von und das macht Sinn, wenn man sich die
pulation mit diesem Weibchen zu entlee- oben an das viel größere Weibchen heran Begattungsorgane der Männchen genau-
ren. Sein Überleben trotz beginnendem und beginnt auf ihrem Körper zu balzen. er ansieht. Spinnenmännchen übertragen
Kannibalismus sichert sich das Männ- Schließlich inseriert das Männchen einen Spermien mit umgewandelten Beinen,
chen durch eine abdominale Einschnü- seiner beiden Taster in eine Geschlechsöff- den Pedipalpen, die paarig vorliegen. Die
rung, wobei alle wichtigen Organe in den nung und beginnt mit der Spermienüber- Männchen unserer Beispielarten kön-
vorderen Teil es Abdomens gezogen wer- tragung. Nach einigen Sekunden beginnt nen pro Kopulation je einen Pedipalpus
den und vorerst geschützt sind. Nach der das Weibchen mit dem dritten Beinpaar benutzen und sie brechen während der
zweiten Kopulation stirbt das Männchen über die Geschlechtsöffnung zu strei- Paarung ein Stück davon ab, das in der
in der Regel. Bei der Wespenspinne Ar- chen, als wollte es das Männchen abstrei- Geschlechtsöffnung der Weibchen ver-
giope bruennichi empfängt das Weibchen fen. Das viel kleinere Männchen presst bleibt. Die abgebrochenen Stücke dienen
ein balzendes Männchen friedvoll im sich fest auf den Körper des Weibchens als Paarungspfropf und verhindern mehr
Netz, begibt sich innerhalb von Sekun- und kann in der Regel weiterkopulieren oder weniger effizient zukünftige Kopu-
den in eine Stellung, die dem Männchen bis das Weibchen weitere Bewegungen lationen in diese Öffnung. Entscheidend
Zugang zu den Geschlechtsöffnungen macht. Etwa 30% der Männchen gelingt ist hierbei, dass die Taster nach einer er-
gewährt und scheint das Männchen zur es nicht, sich zu retten, und sie werden folgreichen Kopulation beschädigt sind
Kopulation einzuladen. In der Sekunde, gefressen. Um eine frühzeitige Unterbre- und nicht mehr benutzt werden können,
in der das Männchen seinen Taster mit chung der Kopulation zu vermeiden, hat sodass Männchen nach zwei Kopulatio-
der Geschlechtsöffnung des Weibchen das Männchen die Option, zu warten bis nen steril sind. Mit diesem Wissen wird
verbindet, krümmt sich das Weibchen das Weibchen mit dem Fressen einer Beu- verständlich, warum sich die Männchen
und beginnt augenblicklich Seide aus den te beschäftigt ist. Sogenannte opportunis- nach der 1. Kopulation gegen den Kan-
Spinnwarzen zu ziehen und das Männ- tische Kopulationen während das Weib- nibalismus wehren, nach der zweiten aber
chen einzuspinnen. In etwa 70% der chen frisst, enden nur äußerst selten mit nicht mehr, denn danach haben sie keinen
Fälle endet dieser Angriff tödlich für das dem Tod des Männchens. Auch hier wird reproduktiven Wert mehr und durch den
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