Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Anpassung durch Veränderung: Beutefang zwischen zwei Welten

27.11.2013
Molche jagen sowohl an Land als auch im Wasser

Bei Wirbeltieren unterscheiden sich Nahrungsaufnahme-Strategien zwischen land- und wasserbewohnenden Formen fundamental. Mit diesem Problem sind amphibisch lebende Tiere konfrontiert, die Nahrungsquellen aus beiden Welten – Land und Wasser – erschließen wollen.


Der Bergmolch "Ichthyosaura alpestris (Salamandridae)" jagt zu Wasser und zu Lande - mit unterschiedlichen Techniken.
Egon Heiss

Eine Forschergruppe um Egon Heiss vom Department für Integrative Zoologie der Universität Wien veröffentlichte jetzt eine Studie über das Beutefang-Verhalten des Bergmolches, der dieses Problem mit Bravour meistert und das möglicherweise Einblicke in die frühe Evolution der Landwirbeltiere erlaubt.

Um potenzielle Beute überlisten zu können, muss ein Beutefangmechanismus schnell und koordiniert ablaufen. Aquatische Jäger saugen in der Regel ihre Beute blitzschnell ein, indem sie durch eine schnelle Volumenerweiterung des Mund-Rachenraumes einen Druckabfall erzeugen, der seinerseits durch einen schnellen Wassereinstrom über das geöffnete Maul ausgeglichen wird.

An Land allerdings würde das Saugschnappen wegen der geringen Dichte und Viskosität von Luft nicht funktionieren. Demzufolge mussten Wirbeltiere im Laufe ihrer terrestrischen Evolution auf Alternativen zurückgreifen. Während die ersten Landwirbeltiere ihre Beute noch mit ihren kräftigen Kiefern erbeuteten, gewann in weiterer Folge bei Amphibien und Reptilien ein neues Organ, die bewegliche Zunge, an Bedeutung. Energetisch vorteilhaft wird nicht der gesamte Körper zum Beutetier hin beschleunigt, sondern lediglich die Zunge aus dem Mund herausgeschleudert, um ein Beuteobjekt zu ergreifen und in den Mund zu ziehen.

Die Mechanismen des Saugschnappens und des Ergreifens der Beute mit der Zunge sind hocheffiziente Anpassungen an die Nahrungsaufnahme im jeweiligen Medium, beruhen aber auf spezielle strukturelle und funktionelle Anpassungen des gesamten Nahrungsaufnahme-Systems. Diese Mechanismen schließen sich daher gegenseitig aus, und amphibisch lebende Tiere können entweder die eine- oder andere Nahrungsaufnahme-Strategie verfolgen, aber nicht beide. Theoretisch.

"Dieses starre Dogma muss neu überdacht werden", erklärt der Zoologe Egon Heiss von der Universität Wien. In Kooperation mit Wissenschaftern der Universitäten Antwerpen und Gent untersuchte Heiss das Beutefangverhalten beim Bergmolch, einem Amphibium, das sich durch eine spezielle Lebensweise, dem "multiphasischen Lebenszyklus", auszeichnet.

Der multiphasische Lebenszyklus des Bergmolches
Bergmolche sind quirlige kleine Vertreter der Familie der Salamander und können bei Bergwanderungen in fast ganz Europa von Frühjahr bis Sommer in Pfützen und Teichen beobachtet werden. Im Spätsommer und Herbst hingegen sucht man sie dort vergebens. Der Grund dafür: Der Bergmolch verlässt gegen Spätsommer seine Laichgewässer und wandert in die nahe gelegenen Wälder und Wiesen ab, um von nun an ein terrestrisches Leben zu führen. Im kommenden Frühjahr allerdings sucht der Bergmolch wieder seine Laichgewässer auf, was seinen multiphasischen Lebenszyklus, ein saisonbedingter Wechsel zwischen einer aquatischen und einer terrestrischen Lebensphase, schließt.
Beutefang zwischen zwei Welten
Um die Dynamik des Beutefangmechanismus und den Einfluss des multiphasischen Lebenszyklus zu analysieren, filmte Egon Heiss Bergmolche im Labor bei der Nahrungsaufnahme mit einer High-Speed Kamera. Zunächst wurden sie in ihrer aquatischen Phase unter Wasser beobachtet, wobei die Tiere wie erwartet einen stereotypen Saugschnappmechanismus verwendet haben, um die Beute – eine Fliegenmade – blitzschnell einzusaugen. Als die Bergmolche allerdings Wochen später in die terrestrische Phase wechselten und an Land gingen, veränderte sich auch ihr Beutefangverhalten fundamental, und die Molche verwendeten plötzlich ihre Zunge, die aus dem Mund geschleudert wurde, um eine Fliegenmade zu fangen. "Das erstaunte uns sehr, da bisher angenommen wurde, dass sich die Mechanismen des Saugschnappens und Zungenschleuderns gegenseitig ausschließen", so Heiss.

Aber wie schnell können Bergmolche zwischen den zwei verschiedenen Beutefangmechanismen wechseln? Um diese Frage zu beantworten, wurden die Tiere zusätzlich in ihrer aquatischen Phase an Land gefüttert und in ihrer terrestrischen Phase auch unter Wasser. Überraschenderweise lernten die Tiere sofort, dass ein Zungenschleuder-Mechanismus unter Wasser ineffizient ist und alle Bergmolche verwendeten ohne Zögern denselben Saugschnappmechanismus wie in der aquatischen Phase, obwohl sie sich in der terrestrischen Phase befanden.

Interessanterweise konnten die Molche umgekehrt nicht sofort in den Zungenschleuder-Modus schalten, wenn sie in ihrer aquatischen Phase an Land gefüttert wurden und verwendeten ihre Kiefer um die Beute zu schnappen mit einem Bewegungsprofil, das irgendwo zwischen dem Zungenschleuder- und dem Saugschnappmechanismus liegt.

Diese Erkenntnisse legen den Schluss nahe, dass der aquatische Beutefangmechanismus, also das Saugschnappen, für die Molche ursprünglich ist und dass der Zungenschleuder-Mechanismus sekundär entstanden ist. Für diese Theorie spricht auch, dass bei einer genaueren Analyse der Zungenschleuder-Bewegungsdynamik ersichtlich wird, dass sich die einzelnen Bewegungsmuster vom aquatischen Saugschnapp-Bewegungsmuster ableiten lassen.

Eine stufenweise Veränderung eines ursprünglichen aquatischen Bewegungsmusters könnte aber nicht nur die schnellen Wasser-Land-Übergänge der Molche erklären, sondern u.U. auch ein grundlegendes Muster von stufenweisen Veränderungen erkennen lassen, welches den frühen Landwirbeltieren vor ca. 400 Millionen Jahren erlaubte, neue terrestrische Nahrungsquellen zu erschließen und damit das Land als neuen Lebensraum zu besiedeln.

Publikation im "Journal of Experimental Biology"
Egon Heiss, Peter Aerts, Sam Van Wassenbergh. Masters of change: seasonal plasticity in the prey-capture behaviour of the Alpine newt Ichthyosaura alpestris (Salamandridae).
The Journal of Experimental Biology, Online veröffentlicht am 22. November 2013
doi: 10.1242/jeb.091991
Wissenschaftlicher Kontakt
Mag. Dr. Egon Heiss
Department für Integrative Zoologie
Universität Wien
1090 Wien, Althanstraße 14
T +43-1-4277-763 14
egon.heiss@univie.ac.at
Rückfragehinweis
Mag. Alexandra Frey
Pressebüro der Universität Wien
Forschung und Lehre
1010 Wien, Universitätsring 1
T +43-1-4277-175 33
M +43-664-602 77-175 33
alexandra.frey@univie.ac.at

Alexandra Frey | Universität Wien
Weitere Informationen:
http://www.univie.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ionen gegen Herzrhythmusstörungen – Nicht-invasive Alternative zu Katheter-Eingriff
20.01.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

nachricht Leibwächter im Darm mit chemischer Waffe
20.01.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise