Erinnerst du dich noch daran, als wir in der Höhle des Moulis-Labors Beutefangsequenzen von Grottenolmen und Pyrenäen-Bachmolchen gefilmt haben? ?
Dank Noah Heier, einem Masterstudenten, der sein Praktikum bei uns absolviert hat, konnten wir den Datensatz zum Pyrenäen-Bachmolch analysieren und durch eine Reihe neuer Experimente ergänzen. Ich freue mich sehr, die wichtigsten Ergebnisse dieser Arbeit vorstellen zu können, die soeben im „Journal of Experimental Zoology Part A“ veröffentlicht wurden..
Leben in einer Höhle: Die ultimative Überlebensherausforderung
Höhlen sind extreme Lebensräume: ohne Licht, mit hoher Luftfeuchtigkeit und begrenzten Nahrungsquellen. Diese Bedingungen üben einen starken Selektionsdruck auf die Organismen aus. Infolgedessen haben sich viele Höhlenbewohner, wie zum Beispiel der Olm, haben bemerkenswerte Merkmale entwickelt, darunter den Verlust der Augen, Depigmentierung und einen niedrigen Ruheumsatz. Aber wie beginnt die Anpassung an das Leben in Höhlen? Der Pyrenäen-Bachmolch eignet sich ideal, um die ersten Phasen der Anpassung an das Leben unter der Erde zu verstehen. Diese Salamanderart weist zwei genetisch unterschiedliche Morphotypen auf: Der eine lebt in Oberflächengewässern, der andere in Höhlenbächen, doch weisen sie keine offensichtlichen morphologischen Unterschiede auf.
Also nutzten wir diese Gelegenheit, um zu untersuchen, ob sich die in Höhlen lebenden und die an der Oberfläche lebenden Populationen hinsichtlich ihrer Fähigkeit, Beute aufzuspüren, sowie hinsichtlich ihrer Futtersuchbewegungen unterschieden. Wir untersuchten beide Populationen sowohl unter ihren gewohnten Jagdbedingungen (Dunkelheit für die Höhlenbewohner und Licht für die Oberflächenbewohner) als auch unter den Bedingungen, denen die jeweils andere Population ausgesetzt war (Licht für die Höhlenbewohner und Dunkelheit für die Oberflächenbewohner).
Das Rennen um die Nahrungssuche: Ein Escape-Game in einem Y-Labyrinth
Zur Ergänzung unserer kinematischen Daten verwendeten wir ein Y-Labyrinth, um zu untersuchen, ob sich die Fähigkeit zur Beutesuche und das Erkundungsverhalten je nach Populationsherkunft und Lichtverhältnissen unterschieden. Das Labyrinth bestand aus einem kreisförmigen offenen Bereich, der mit zwei im 45°-Winkel zueinander angeordneten Tunneln verbunden war. Am Ende eines Tunnels platzierten wir einen mit Blutwürmern gefüllten Teebeutel, während der andere einen Stein ähnlicher Größe und Form enthielt. Die Position der Nahrung wurde zwischen den beiden Tunneln zufällig verteilt. Anschließend wurde jede Salamanderin in das Labyrinth gesetzt und ihr Verhalten 15 Minuten lang aufgezeichnet. Die Tiere jeder Gruppe wurden zehnmal getestet.
Wie erwartet verbrachten die Salamander im Allgemeinen mehr Zeit in dem Bereich, in dem sich Nahrung befand, als in den anderen Bereichen. Im Gegensatz dazu wurde unsere Annahme, dass in Höhlen lebende Tiere, obwohl sie daran gewöhnt sind, in völliger Dunkelheit zu jagen, Beute schneller aufspüren würden, nicht bestätigt. Sowohl bei Licht als auch bei Dunkelheit unterschied sich die Zeit, die zum Auffinden der Beute benötigt wurde, nicht signifikant zwischen den unter denselben Bedingungen getesteten Höhlen- und Oberflächen-Salamandern.
Stattdessen hingen die von uns beobachteten Unterschiede stärker mit den Lichtverhältnissen zusammen als mit der Herkunft der Population. Unter diesen Lichtverhältnissen zeigten sowohl die in Höhlen als auch die an der Oberfläche lebenden Salamander ein ausgeprägteres Erkundungsverhalten: Sie betraten die Tunnel häufiger und verbrachten mehr Zeit damit, den Steinbereich zu erkunden, wahrscheinlich weil sie ihre Umgebung mit Hilfe ihres Sehvermögens erkunden konnten.
Als wir schließlich die Salamander unter den Lichtbedingungen der anderen Population testeten, beobachteten wir einige interessante Verhaltensreaktionen. Oberflächenbewohnende Salamander, die in völliger Dunkelheit getestet wurden, verbrachten mehr Zeit im Futterbereich und blieben nach dem Auffinden der Beute länger in deren Nähe als bei Tests im Licht. Dies könnte darauf hindeuten, dass sie sich bei fehlender Sicht stärker auf andere Sinne, wie beispielsweise den Geruchssinn, verließen, um Nahrung zu erkennen und zu lokalisieren. Interessanterweise zeigten auch die in Höhlen lebenden Salamander, die bei Licht getestet wurden, eine deutliche Reaktion: Sie waren die einzige Gruppe, die bevorzugt zuerst in den Futtertunnel ging. Bei allen anderen Gruppen unterschied sich die erste Wahl nicht von einer zufälligen Wahl.
Insgesamt deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass sowohl in Höhlen lebende als auch an der Oberfläche lebende Populationen ihr Verhalten in Abhängigkeit von den ihnen zur Verfügung stehenden Sinnesinformationen anpassen können.
Der Salamander-Leitfaden zur Jagd mit und ohne Licht
In unserem letzten Blogbeitrag, wir haben ein Video von einem Beutefang in Echtzeit gezeigt. Unten können Sie dasselbe Verhalten in Zeitlupe sehen.
Pyrenäen-Bachmolche nutzen die Saugfütterung, um Beute zu fangen. Diese aquatische Fütterungsstrategie beruht auf der raschen Ausdehnung der Mundhöhle, wodurch ein Wasserstrom entsteht, der die Beute in den Mund saugt. Ihr Saugfütterungsverhalten variierte jedoch je nach Lichtverhältnissen.
Im Licht, wenn die Molche ihre Beute sehen konnten, neigten sie dazu, ein „Ramm“-Verhalten an den Tag zu legen. Sie stürzten sich mit ihren Vordergliedmaßen und ihrem Schwanz auf die Beute und öffneten ihr Maul erst, wenn sie ganz nah dran waren. Diese Bewegung ermöglichte es ihnen, beim Annähern an die Beute einen ausgleichenden Sog zu erzeugen.
Im Dunkeln, wenn sie ihre Beute nicht sehen konnten, bevorzugten sie stattdessen ein „statisches“ Verhalten. Sie positionierten sich direkt über der Beute, mit einem flacheren Kopfwinkel, und verließen sich hauptsächlich auf die Trägheitssaugkraft, um Beute direkt vor ihrem Maul zu fangen. Indem sie ihr Maul nahe an der Oberfläche positionierten, könnten sie zudem von Wandeffekten profitiert haben, die nachweislich die Saugleistung verbessern.
Diese Veränderungen in der Futtersuchstrategie waren unabhängig von der Herkunft der Population, was die Verhaltensflexibilität dieser Art unterstreicht. Sowohl oberflächenbewohnende als auch in Höhlen lebende Molche waren in der Lage, beide Arten des Saugverhaltens anzuwenden, was ihre Fähigkeit belegt, ihre Futtersuchstrategie an unterschiedliche Umweltbedingungen anzupassen.
Der Lebensraum hinterlässt einen subtilen Einfluss auf das Fressverhalten
Wir stellten zudem einige Unterschiede in der Fresskinematik fest, die von der Herkunft der Population und den Lichtverhältnissen abhingen.
Die deutlichsten Unterschiede in der Kinematik des Beutefangs zeigten sich beim Vergleich von oberirdisch und in Höhlen lebenden Individuen unter ihren jeweiligen natürlichen Lichtverhältnissen, was auf subtile adaptive Unterschiede in der Fresskinematik hindeutet, die mit ihrem Lebensraum zusammenhängen.
Darüber hinaus passten die Individuen, wenn sie den Lichtverhältnissen der anderen Population ausgesetzt waren, bestimmte Aspekte ihrer Fresskinematik an die neuen Bedingungen an, schienen jedoch bei einigen Bewegungen überkompensieren. Dies deutet darauf hin, dass sie unter ungewohnten Lichtverhältnissen möglicherweise weniger effizient sind als Individuen, die an diese Bedingungen gewöhnt sind.
Flexibilität ist ihre größte Stärke!
Wer jagt also am besten? Tatsächlich deuten die subtilen Unterschiede in der Fresskinematik zwischen den Populationen unter ihren heimischen Lichtverhältnissen darauf hin, dass jede Population möglicherweise leichte kinematische Anpassungen an ihren jeweiligen Lebensraum entwickelt hat. Ansonsten war das Erkundungsverhalten zwischen den Populationen insgesamt recht ähnlich, und sowohl die an der Oberfläche als auch die in Höhlen lebenden Pyrenäen-Bachmolche konnten Beute gleichermaßen gut aufspüren, wobei sie sowohl ihr Sehvermögen als auch ihren Geruchssinn nutzten.
Das auffälligste Ergebnis dieser Studie war jedoch die bemerkenswerte Verhaltensflexibilität des Pyrenäen-Bachmolchs. Sowohl die in Höhlen lebenden als auch die an der Oberfläche lebenden Populationen waren in der Lage, ihr Fressverhalten an unterschiedliche Lichtverhältnisse anzupassen und je nach den ihnen zur Verfügung stehenden Sinnesinformationen zwischen verschiedenen Jagdstrategien zu wechseln. Diese Verhaltensflexibilität könnte eine wichtige Rolle dabei gespielt haben, dass sich die Art in der extremen Umgebung von Höhlen ansiedeln konnte.
