Die überraschende Wissenschaft hinter dem Vogelzug über große Entfernungen

Ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Forschern der University of Massachusetts Amherst hat kürzlich mit Hilfe eines Windkanals und eines Vogelschwarms eine überraschende Entdeckung gemacht. Singvögel, von denen viele zweimal im Jahr Nonstop-Flüge von mehr als 1.000 Meilen unternehmen, um vom Brutgebiet zum Überwinterungsgebiet zu gelangen, tanken sich auf, indem sie viel Fett und eine überraschende Menge des Proteins verbrennen, aus dem die fettfreie Körpermasse, einschließlich der Muskeln, besteht , früh im Flug.

Dies stellt die gängige Meinung auf den Kopf, die angenommen hatte, dass Zugvögel ihren Proteinverbrauch nur ganz am Ende ihrer Reise hochfahren würden, weil sie jedes Gramm Muskelkraft für den Flügelschlag verwenden müssten, nicht für Treibstoff. Die Ergebnisse erschienen kürzlich in der Proceedings of the National Academy of Sciences.

„Vögel sind erstaunliche Tiere“, sagt Cory Elowe, der Hauptautor der Veröffentlichung und Postdoktorand in Biologie an der UMass Amherst, wo er seinen Ph.D. „Sie sind extreme Ausdauersportler; ein Vogel, der ein halbes Unzen wiegt, kann 100 Stunden lang ohne Unterbrechung von Kanada nach Südamerika fliegen. Wie ist das möglich? Wie tanken sie ihren Flug?“

Biologen gingen lange Zeit davon aus, dass Vögel solche Ausdauerleistungen durch die Verbrennung von Fettreserven befeuern. Und tatsächlich ist Fett ein wichtiger Bestandteil der geheimen Mischung der Zugvögel. „Die Vögel in unseren Tests verbrannten während ihrer Flüge konstant Fett“, sagt Elowe. „Aber wir haben auch festgestellt, dass sie sehr früh auf ihren Flügen Protein mit einer extrem hohen Rate verbrennen und dass die Rate, mit der sie Protein verbrennen, mit zunehmender Flugdauer abnimmt.“

„Das ist eine neue Erkenntnis“, sagt Alexander Gerson, außerordentlicher Professor für Biologie an der UMass Amherst und leitender Autor der Studie. „Niemand war zuvor in der Lage, die Proteinverbrennung in diesem Ausmaß bei Vögeln zu messen.“

„Wir wussten, dass Vögel Eiweiß verbrennen, aber nicht in diesem Tempo und nicht so früh auf ihren Flügen“, fährt Gerson fort. „Außerdem können diese kleinen Singvögel 20 % ihrer Muskelmasse verbrennen und dann innerhalb weniger Tage wieder aufbauen.“

Um diesen Durchbruch zu erzielen, hatte Elowe Hilfe von den Vogelbandern des Long Point Bird Observatory in Ontario am Nordufer des Lake Erie. Jeden Herbst versammeln sich Millionen von Vögeln auf ihrem Weg zu ihren Winterquartieren in der Nähe des Observatoriums – darunter auch der Birkkopfsänger, ein kleiner Singvogel, der auf seinem Zug Tausende von Kilometern zurücklegt. Nachdem Elowe und seine Kollegen 20 Mönchsgrasmücke und 44 Gelbrumpf-Waldsänger – einen Wanderer auf kürzere Distanz – mit Fangnetzen gefangen hatten, transportierten sie die Vögel zur Advanced Facility for Avian Research der Western University, die über einen speziellen Windkanal verfügt, der speziell für die Beobachtung von Vögeln gebaut wurde im Flug.

Elowe maß die fette und fettfreie Körpermasse der Vögel vor dem Flug und ließ die Vögel dann, als die Sonne unterging, im Windkanal frei. Da die Vögel von Natur aus nachts wandern, blieben Elowe und seine Kollegen dann wach – irgendwann 28 Stunden lang – und warteten darauf, wann ein Vogel beschloss, sich auszuruhen. Zu diesem Zeitpunkt würden die Forscher den Vogel einsammeln und erneut seinen Fett- und Magerkörpermassegehalt messen und sie mit den Messungen vor dem Flug vergleichen.

„Eine der größten Überraschungen war, dass jeder Vogel noch reichlich Fett übrig hatte, als er sich entschied, seinen Flug zu beenden“, sagt Elowe. „Aber ihre Muskeln waren abgemagert. Protein, nicht Fett, scheint ein limitierender Faktor zu sein, um zu bestimmen, wie weit Vögel fliegen können.“

Die Forscher wissen immer noch nicht genau, warum die Vögel so früh auf ihren Reisen so große Proteinvorräte verbrennen, aber die möglichen Antworten eröffnen ein breites Spektrum zukünftiger Forschungswege.

„Wie genau ist es möglich, Ihre Muskeln und inneren Organe zu verbrennen und sie dann so schnell wieder aufzubauen, wie es diese Vögel tun“, wundert sich Gerson. „Welche Erkenntnisse über die Evolution des Stoffwechsels könnten diese Vögel liefern?“

Elowe interessiert sich für das Frösteln – nicht wandernde Vögel, die in kalten Gegenden überwintern, halten sich durch Frösteln warm. „Das ist auch eine Ausdauerleistung“, sagt Elowe. „Führen Vögel ihren Winterzitterzauber auf die gleiche Weise an? Und wenn sich die Welt erwärmt, welche Methode, mit der Kälte fertig zu werden – Zittern oder Wandern – könnte die bessere Option zum Überleben sein?“