Bewegungsökologie tropischer Amphibien

Das Wissen über die Bewegung(smuster) von Tieren ist von großer Bedeutung für das Verständnis der Biologie einzelner Arten, der Funktion eines Ökosystems und die globalen Verbreitungsmuster von Organismen. Die Verfolgung von kleinen Tieren in komplexen Habitaten wie zum Beispiel im tropischen Regenwald stellt eine große Herausforderung dar. Tropische Amphibien sind starken Rückschlägen ausgesetzt wobei von den meisten Arten nicht einmal die geringsten Bewegungs- und Ausbreitungsmuster bekannt sind. Die Automatisierung mittels radio tracking ist von grundlegender Bedeutung um lokale Bewegungeneiner großen Zahl von Individuenverschiedener Arten in unterschiedlichsten Lebensräumen zu erfassen. Im vorliegenden Projekt wird ein innovatives automatisiertes radio-tracking-System getestetum dieBewegungs- und Ausbreitungsökologie zweier charismatischer Amphibienarten (Färberfrosch Dendrobates tinctorius, Tngara-Frosch Engystomops pustulosus) in Süd- und Mittelamerika zu untersuchen. Bis jetzt haben sich Studien zu Bewegungsmuster bei Amphibien nahezu ausschließlich auf die gemäßigten Weltregionen beschränkt. Bemerkenswerterweise zeigen tropische Amphibien ein großes Spektrum komplexen Sozialverhaltens wie z.B. aufwändige Brutpflege und aggressive territoriale Verteidigung, wobei die damit verbunden Ortswechsel meistens unbekannt sind. Der Färberfrosch ist eine bunte, giftige, tagaktive und stumme Froschart, welche ihre Larven am Rücken transportiert und in wassergefüllten Baumhöhlen deponiert. Der Tngara-Frosch ist eine versteckt lebende, nacht-aktive Froschlurchart, auffällige Anzeigerufe produziert und Schaumnester in kleinen Waldtümpel anlegt. Beide Arten sind hinsichtlich ihrer Fortpflanzung auf kurzfristig entstehende Wasseransammlungen im Regenwald angewiesen. Es wird untersucht werden wie die Kombination von Umweltparametern, Fortpflanzungsverhalten und die Fähigkeit sich zu orientieren, sich gleichartig bzw. unterschiedlich auf die Bewegungsmuster dieser beiden Arten auswirkt. Über rein deskriptive Wissenschaft hinausgehend werden wir die individuellen Bewegungsmuster mit den kognitiven Möglichkeiten und den populationsgnetischen Mustern verknüpfen. Dieses Wissen ist einerseits die Grundvoraussetzung für das Verständnis evolutionärer Prozesse welche die individuellen Verhaltensweisen und Populationsstrukturen bedingen. Andrerseits spielen heute die Kenntnisse über Bewegungs- und Ausbreitung eine zunehmende Rolle bei naturschutzbiologischen Fragestellungen und Aktivitäten.

Das Bewegungsverhalten von Tieren spielt eine entscheidende Rolle in der Erforschung von artspezifischen Lebensweisen, von Wahrnehmungsvorgängen sowie von kognitiven Fähigkeiten, um in Folge ganze Ökosystemen zu verstehen. Die größte Herausforderung dabei bleibt das Verfolgen kleiner Tiere in komplexen Habitaten, beispielsweise von Fröschen im Regenwald. Ziel dieses Projekts war daher die Erforschung der Bewegungsökologie tropischer Frösche. Im Vordergrund stand dabei der Einflusses von Umweltfaktoren (zB. Wetter, Verfügbarkeit von Wasser), des Fortpflanzungsverhaltens (zB. Territorialität, Brutpflege) und der Orientierungsfähigkeit (zB. Flexible räumliche Erinnerung) auf die Bewegungsmuster von Regenwaldfröschen. Generell war die Raumnutzung der Frösche gekennzeichnet von Standorttreue und geringer Bewegungsfreudigkeit. Dies wurde von einzelnen Bewegungen über größere Entfernung unterbrochen, die im Zusammenhang mit der Nutzung von Ressourcen zur Fortpflanzung standen. Frösche verbrachten Tage und Wochen innerhalb weniger Meter um dann in wenigen Stunden bis zu mehrere hundert Meter zurückzulegen, um Kleinstgewässer aufzusuchen. Im Gegensatz zu Amphibien in temperaten Regionen stellten diese Bewegungen aber keine saisonale Migration dar. Obwohl jeder Frosch individuelle Bewegungsmuster in Abhängigkeit von seinem Fortpflanzungsstatus zeigt, fanden die meisten Bewegungen generell in Zeiten stärkeren Niederschlages bei niedrigeren Temperaturen statt. In Abhängigkeit von der spezifischen Lebensweise und der Verteilung von Ressourcen zur Fortpflanzung gab es auch deutliche Unterschiede zwischen den Geschlechtern und den untersuchten Arten. So legen Pfeilgiftfrösche ihre Eier an Land ab, da jedoch die Kaulquappen aquatisch sind, müssen sie von ihren Eltern in Gewässer gebracht werden um zu überleben. Abhängig von der Art wurde dies jeweils entweder von den Männchen oder den Weibchen bewerkstelligt, welche sich dann entsprechend öfter und ausgedehnter bewegten. Jene Arten, die häufigere und dauerhaftere Gewässer, so wie wassergefüllte Pflanzen, nutzten, bewegten sich auf einer kleineren Fläche als jene Arten, die verstreutere und weniger dauerhafte Gewässer, so wie etwa kleine Pfützen am Boden, nutzten. Die Bewegungsmuster aller Arten deuteten klar auf ein genaues räumliches Gedächtnis, insbesondere in Hinblick auf wichtige Ressourcen, was wir, zusammen mit der Orientierungsfähigkeit, auch experimentell mit Pfeilgiftfröschen testeten. Dabei fanden wir deutliche Hinweise dafür, dass diese kleinen Frösche eine gedankliche Karte ihrer Umgebung zur Orientierung nutzen, und dass räumliches Erinnerungsvermögen unerlässlich für das Überleben und die Fortpflanzung dieser Frösche ist. Diese Ergebnisse stehen im deutlichen Gegensatz zu bisherigen Annahmen über Kognition bei Wirbeltieren, welche Amphibien kein fortgeschrittenes Lernvermögen und flexibles Verhalten zusprachen. Unsere Erkenntnisse wirken sich grundlegend auf das Verständnis des Verhaltens von Amphibien, sowie auf potentielle Anwendungen zu ihrem Schutz aus. Das globale Amphibiensterben bedroht tropische Arten besonders, gleichzeitig sind aber gerade dort nicht einmal grundlegende Bewegungsmuster der meisten Arten bekannt. Die zugrundeliegenden Beobachtungen zur Lebensweise und dem Bewegungsverhalten können zur ökologischen Modellierung und in Folge zur Entscheidungsfindung in Umwelt- und Artenschutzfragen herangezogen werden. Darüber hinaus wurden in diesem Projekt neue grundlegende Fragen aufgeworfen, welche der Formulierung und Überprüfung neuer Hypothesen im Bereich der Bewegungsökologie, der Neurobiologie und der tierischen Kognitionsforschung dienen werden.