Millionen von Vögeln fliehen jedes Jahr vor dem Winter ins Freie, doch der Aufenthalt in wärmeren Regionen spart ihnen keine Energie, wie aus einer Studie des Max-Planck-Instituts für Verhaltensbiologie (MPI-AB) hervorgeht. Mithilfe von miniaturisierten Datenloggern, die in wilde Amseln implantiert wurden, zeichneten die Wissenschaftler vom Herbst bis zum darauffolgenden Frühjahr alle 30 Minuten detaillierte Messungen der Herzfrequenz und Körpertemperatur der Vögel auf. Dies war das erste Mal, dass die Physiologie frei fliegender Vögel über die gesamte Überwinterungsperiode hinweg kontinuierlich und in diesem Umfang quantifiziert wurde.
Die Daten bieten beispiellose Einblicke in die wahren Energiekosten der Strategien von Migranten und Einheimischen und enthüllen einen bisher unbekannten Mechanismus, den Migranten vor ihrer Migration nutzten, um Energie zu sparen. Die Ergebnisse werden am 18. September in der Zeitschrift veröffentlicht Naturökologie und Evolution.
„Wir hätten nie erwartet, dass Vögel keinen Energievorteil haben, wenn sie kalten Wintern entfliehen“, sagt Nils Linek, Erstautor der Studie und Forscher am MPI-AB. „Lange Zeit galt in Lehrbüchern die Annahme, dass Tiere weniger Energie verbrauchen, wenn sie in wärmere Gegenden ziehen. Unsere Ergebnisse haben jedoch gezeigt, dass sich diese Einsparungen nicht bewahrheiten. Vielmehr ist die Energetik der Migration weitaus komplexer und interessanter als von der Theorie vorhergesagt.“
Tierwanderungen sind ein spektakuläres Beispiel dafür, wie sich Tiere an den Wechsel der Jahreszeiten anpassen. Doch die eigentliche Frage – warum? – ist ein wissenschaftliches Rätsel geblieben, da es schwierig ist, die Physiologie freilebender Tiere über längere Zeiträume zu erforschen.
In der neuen Arbeit haben Forscher des MPI-AB und der Yale University ein wichtiges Stück dieses Puzzles gelöst, indem sie Sensoren einsetzten, die den Energieverbrauch der Amseln während der gesamten jährlichen Migration maßen. Anschließend kombinierten sie die physiologischen Daten mit Modellen, um den prognostizierten Energieaufwand der Thermoregulation zu berechnen.
Daten von den Sensoren zeigten, dass ziehende Amseln in Vorbereitung auf den Zug beträchtliche Energie sparten, indem sie drei Wochen vor dem Abflug ihren Stoffwechsel herunterfuhren, was den Energieaufwand von Zugflügen potenziell in den Schatten stellt.
„Im Grunde drehen sie ihren inneren Thermostat herunter, um Energie für die bevorstehende Reise zu sparen“, sagt Linek. Wenn die Zugvögel sich jedoch in den wärmeren Überwinterungsgebieten aufhalten, scheinen sie ihren täglichen Gesamtenergieverbrauch nicht zu verringern.
„Das war nicht das, was wir erwartet hatten“, sagt Scott Yanco, Co-Erstautor der Studie vom Yale Center for Biodiversity and Global Change. „Die Energiemodellierung, die wir in der Studie durchgeführt haben, sagte voraus, dass Migration definitiv einen Energieüberschuss erzeugen sollte, da die Kosten für die Wärmeversorgung in milderen Klimazonen erheblich geringer sind.“
Wo blieb also dieser theoretische Energieüberschuss der Zugvögel? Linek sagt: „Wir können derzeit nur spekulieren, aber wir vermuten, dass es andere physiologische Anpassungen oder versteckte Kosten geben könnte, mit denen die Zugamseln in ihren milderen Überwinterungsgebieten konfrontiert sind. Dazu könnten Faktoren wie die Notwendigkeit gehören, in neuen Umgebungen wachsam zu bleiben, Immunfunktionen oder unbekannte Stressfaktoren, die den thermischen Vorteil, den sie eigentlich hätten erfahren sollen, zunichte machen.“
Das Team arbeitete mit Amseln in Süddeutschland. Wie viele Populationen in ganz Europa sind auch die deutschen Amselpopulationen „teilweise wandernd“, was bedeutet, dass einige Individuen nach Süden ziehen, um den Winter in milderen Regionen wie Spanien und Frankreich zu verbringen, während andere das ganze Jahr über als Bewohner in den kälteren Brutgebieten bleiben.
Die Forscher implantierten 120 Wildvögeln Miniatur-Herzfrequenz- und Körpertemperaturlogger. Von September bis Mai des darauffolgenden Jahres, als die Geräte entfernt wurden, zeichneten die Logger alle 30 Minuten Daten auf. Das Team verfolgte die Vögel auch mit Funksendern, die signalisierten, wann die Zugvögel Deutschland im September verließen und im März und April des folgenden Jahres zurückkehrten. Die Forscher analysierten die Daten der Logger, insgesamt rund 1 Million Datenpunkte, um zu vergleichen, wie sich Körpertemperatur und Herzfrequenz zwischen Zugvögeln und einheimischen Amseln unterschieden.
„Anhand der physiologischen Daten konnten wir unglaublich detailliert beobachten, wie Vögel ihre Migration durchführen und erleben, vom Zugflug selbst über ihre Erholung danach bis hin zu ihrer Winteraktivität“, sagt Tamara Volkmer, Koautorin der Studie und Doktorandin am MPI-AB. „Indem wir langfristige, detaillierte Energiemessungen der Zugvögel aufzeichneten, konnten wir einen Blick auf die versteckten Kosten ihrer beeindruckenden Rundreise werfen.“
Die Ergebnisse der Studie deuten darauf hin, dass die Risiken und Herausforderungen der Migration nicht durch Energieeinsparungen in wärmeren Klimazonen ausgeglichen werden, was neue Fragen zu den evolutionären Triebkräften der Migration im weiteren Sinne aufwirft. „Dies könnte Auswirkungen auf unser Verständnis der Migration und ihrer zugrunde liegenden Mechanismen bei verschiedenen Vogelarten haben“, sagt Linek.
Die Studie habe auch Auswirkungen auf die Vorhersage, wie Arten auf zukünftige Klimaszenarien reagieren könnten, sagen die Autoren. Der leitende Autor Jesko Partecke, ein Gruppenleiter am MPI-AB, der seit zwei Jahrzehnten die Amselmigration erforscht, sagt: „Wenn wir die physiologischen Grundlagen der Migration verstehen, können wir besser vorhersagen, welche Arten sich anpassen, welche ihre Migrationsmuster ändern und welche bei einer weiteren Erwärmung der Erde größeren Risiken ausgesetzt sein könnten.“
Weitere Informationen:
Der Wanderlebensstil bringt bei einem Teilwanderer-Singvogel keinen zusätzlichen Energieaufwand mit sich, Naturökologie und Evolution (2024). DOI: 10.1038/s41559-024-02545-y