Zwei Lebenszyklen, eine Art: Der Alpenmolch in all seinen Erscheinungsformen

Warum gerade der Alpenmolch?

Im Laufe seines Lebens durchläuft der Alpenmolch, wie viele Amphibien, mehrere Entwicklungsstadien (vgl. dreiphasig): Er beginnt sein Leben als Ei, entwickelt sich dann zur Larve, zum Jungtier und schließlich zum ausgewachsenen Tier. Diese verschiedenen Entwicklungsstadien gehen mit erheblichen morphologischen Veränderungen einher, insbesondere während der Metamorphose. Angetrieben durch Hormone führt diese Phase zu einer vollständigen Umstrukturierung des Organismus: Bestimmte Organe und Gewebe wandeln sich um, damit der Molch von einer aquatischen Lebensweise zu einer überwiegend terrestrischen übergehen kann.

Allerdings folgen nicht alle Populationen des Alpenmolchs diesem Muster. Bei einigen Populationen, die vor allem in Italien und auf dem Balkan vorkommen, kann die Metamorphose vor ihrem vollständigen Abschluss zum Stillstand kommen. Diese Individuen werden dann erwachsen und können sich fortpflanzen, behalten dabei jedoch bestimmte Merkmale ihrer Larvenform bei und bleiben im Wasser.

Diese Strategie, die als Paedomorphose, ist optional und reversibel: Sollten die Umweltbedingungen ungünstiger werden, können diese Individuen ihre Metamorphose fortsetzen und zu einer terrestrischen Lebensweise übergehen. Fakultative Pädomorphose kann somit als eine Form der Flexibilität im Lebenszyklus betrachtet werden, die es Molchen ermöglicht, günstige Bedingungen in der aquatischen Umwelt zu nutzen und gleichzeitig den Energieaufwand einer vollständigen Metamorphose zu vermeiden, wenn diese nicht erforderlich ist. Es handelt sich um ein Beispiel für Variationen im Lebenszyklus innerhalb einer einzigen Art, mit anderen Worten, innerartliche Variation.

Wir wollten verstehen, wie sich dieser Unterschied im Lebenszyklus auf die Morphologie der erwachsenen Tiere auswirken könnte, insbesondere auf die des Körpers und des Kausystems (die Knochen des Kopfes), das während der Metamorphose ebenfalls erhebliche Veränderungen durchläuft.

Zu diesem Zweck haben wir Exemplare untersucht, die in europäischen Museumssammlungen aufbewahrt werden.

Die Körpermorphologie wurde untersucht unter Verwendung von Messwerten aus verschiedenen Körperteilen entnommen. Bei den Schädelknochen, die sich viel schwerer direkt untersuchen lassen, wurden die Präparate Röntgenaufnahme um dreidimensionale Modelle der Knochen zu erstellen. Anschließend wandten wir eine Methode an, die als geometrische Morphometrie, was einen präzisen Vergleich der Knochenformen ermöglicht.

Was haben wir herausgefunden?

Unsere Ergebnisse zeigen, dass paedomorphe Individuen sind kleiner und weisen morphologische Merkmale auf an das Leben im Wasser angepasst. So sind beispielsweise ihre Mittelhandknochen (bestimmte Knochen in den Vordergliedmaßen) relativ kürzer, was möglicherweise mit einer anderen Nutzung ihrer Gliedmaßen beim Fortbewegen im Wasser zusammenhängt. Auch die Knochen des Kopfes weisen eine Morphologie auf, die besonders gut geeignet ist für Saugkraft, eine äußerst effiziente Art der Nahrungsaufnahme in einer aquatischen Umgebung.

Außerdem wollten wir herausfinden, ob die Pädomorphose die Art und Weise beeinflusst, wie sich verschiedene Knochen im Verhältnis zueinander entwickeln. Manche Knochen können sich relativ unabhängig voneinander entwickeln; in solchen Fällen spricht man davon, dass sie eher modular. Umgekehrt gilt: Wenn Veränderungen in der Form eines Knochens eng mit denen anderer Knochen zusammenhängen, ist das System eher integriert. Unsere Ergebnisse zeigen, dass trotz morphologischer Unterschiede die Pädomorphose beeinflusst diese Organisation der Knochenentwicklung beim Alpenmolch nicht.

Im Gegensatz dazu, paedomorphe weisen eine größere morphologische Vielfalt auf (Disparitätswerte). Diese Vielfalt könnte damit zusammenhängen, dass die Metamorphose nicht bei allen Individuen genau zum gleichen Zeitpunkt zum Stillstand kommt. Einige haben daher einen stärkeren Umbau durchlaufen als andere, was zu größeren Abweichungen in der Form ihrer Knochen führt.

Diese Erkenntnisse sind vor dem aktuellen Hintergrund besonders interessant, da paedomorphe Populationen auf dauerhafte aquatische Lebensräume angewiesen sind, in denen es relativ wenige Raubtiere gibt. Sie sind daher in hohem Maße empfindlich gegenüber Umwelteinflüssen, wie beispielsweise die Einführung von Fischarten, die Verschlechterung des Lebensraums, hydrologische Veränderungen und der Klimawandel. Ein besseres Verständnis der morphologischen Folgen verschiedener Lebenszyklusstrategien liefert somit nicht nur Erkenntnisse über die Einschränkungen, denen diese Populationen ausgesetzt sind, sondern auch über ihre Fähigkeit, mit Veränderungen in ihrer Umwelt umzugehen.