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Zugzeitliche Konnektivität – ein neuartiger Ansatz mit Hilfe der Molekulargenetik

Hat sich die Vogelzugforschung bisher vornehmlich mit einer recht groben Beschreibung der Vorkommen der Zugvögel außerhalb ihrer Brutgebiete (Rastgebiete, Winterquartiere) begnügt, so sind angesichts der teilweise dramatischen Rückgänge gerade der ins tropische Afrika ziehenden Singvogelarten viel genauere Kenntnisse der außerbrutzeitlichen Vorkommen erforderlich. Die zufälligen Funde von im Brutgebiet beringten Vögeln reichen hierfür nicht aus, da gerade aus den afrikanischen Vorkommensgebieten auch nach schon mehr als 100 Jahren „Vogelberingung“ keine ausreichende Zahl an Funden vorliegt.

Während bei großen Vogelarten die Möglichkeit besteht, ihnen Sender mit auf die Reise zu geben, die via Satellit erfasst werden können, womit diese neuartigen Einblicke in Zugablauf und Zugverhalten gewonnen werden können, stehen solche Verfahren für die kleinen Singvögel nicht zur Verfügung. Hier haben wir bisher zwei Möglichkeiten: Einsatz sog. Hell-Dunkel-Logger (Geolokation; s. Anlage) und die Analyse der chemischen Zusammensetzung (Stabile Isotope) von Federn, die im Winterquartier gewachsen sind. Beide Methoden sind für eine quantitative Beantwortung der skizzierten Frage ungeeignet. Die Geolokation erfordert den Wiederfang der Vögel im Brutgebiet, was bei Kleinvögeln aufgrund ihrer natürlicherweise hohen Sterblichkeitsrate, oft geringen Rückkehrrate und schwierigen Wiederfangbarkeit eher zufällige als systematisch quantitative Daten liefert. Stabile Isotope haben für eine genauere Analyse eine zu schlechte geografische Auflösung und können zudem keine Daten für Rastgebiete liefern.

Einen Ausweg liefert „Next Generation Sequencing“. Mittels NGS können in kurzer Zeit und vergleichsweise „preiswert“ hochauflösende individuelle genetische „Fingerabdrücke“ von vielen Individuen mittels sog. SNPs (Single Nucleotide Polymorphism; Einzelnukleotid-Polymorphismen) gemacht werden. Nach der Charakterisierung von Vögeln bekannter Brutgebiete lassen sich durch eine SNP-Analyse  Individuen in Rast-, Durchzugs- und Wintergebieten ihren Brutgebieten zuweisen. Somit kann man sehr genau auflösen, aus welchem Brutgebiet ein z.B. auf Helgoland durchziehender Vogel kommt. Diese genaue Zuordnung ist für viele unserer Untersuchungen außerordentlich wichtig, war uns bisher aber nicht möglich.

Grundlage und Voraussetzung für die spätere Anwendung auf Individuen in Durchzugs-, Rast- oder Wintergebieten ist die genetische Charakterisierung von Vögeln distinkter Brutgebiete. In einem gemeinsamen Projekt mit Prof. Dr. Michael Wink, Universität Heidelberg, bestimmen wir gerade für Vögel aus fünf räumlich getrennten Brutgebieten (Deutschland, Norwegen, Island, Alaska, Marokko) relevante SNPs über ein Genom-Sequencing mittels NGS, um anschließend Vögeln in Durchzugsgebieten über Genotypisierung Herkunftsgebieten zuordnen zu können.

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