Soziale Strukturen bei Amphibien

Amphibien werden generell als die Wirbeltiere mit den wenigsten und einfachsten sozialen Strukturen gesehen, da angenommen wird, dass ihnen aufgrund der Kleinheit ihres Gehirns die kognitiven Fähigkeiten für höheres soziales Verhalten fehlen. Dementsprechend wenig ist über populationsweite soziale Strukturen bei Amphibien bekannt. Trotzdem zeigen Amphibien eine ganze Bandbreite an sozialem Verhalten, und insbesondere Pfeilgiftfrösche besitzen viele, wenn nicht sogar alle, Voraussetzungen in ihrem Verhalten, die mit andauernden, populationsweiten sozialen Strukturen einhergehen. Im vorliegenden Projekt möchte ich das Vorhandensein und die Auswirkungen sozialer Strukturen in einer Laborpopulation sowie einer halb-natürlichen Freilandpopulation des territorialen Pfeilgiftfrosches Allobates femoralis untersuchen. Beide Populationen sollen mit vernetzen Mikrofonsystemen überwacht werden, um Rufverhalten und Interaktionen lückenlos aufzuzeichnen, während Individuen in der Freilandpopulation zusätzlich intensiv beobachtet werden. Für den Freilandteil der Studie werde ich ein verteilt rechnendes, drahtloses Netzwerk aus Mikrofonsensoren verwenden, welches die Ortung von Schallquellen erlaubt und eine individuelle akustische Erkennung der rufenden Tiere ermöglicht. Mithilfe von sozialer Netzwerkanalyse werde ich dann Strukturen im Kommunikationsnetzwerk und im sozialen Netzwerk der Populationen untersuchen und quantifizieren. Für die Freilandpopulation werden individuelle Kenngrößen der Netzwerkanalyse anschließend mit dem Fortpflanzungserfolg der Tiere korreliert, um die Auswirkung der Position eines Individuums in seinem sozialen Netzwerk auf seine Fitness zu erforschen. Der Innovationscharakter des Projekts liegt in der Verwendung von modernsten akustischen Aufzeichnungs-, Lokalisierungs-, und Identifizierungsverfahren zur Erforschung von populationsweiten sozialen Strukturen in einer Labor- sowie einer Freilandpopulation. Darüber hinaus sollen die im Projekt gewonnen Erfahrungen mit dem verteilten Sensornetzwerk zur weiteren Entwicklung und Verbreitung dieser Technik in der Verhaltensforschung dienen.

In diesem Forschungsprojekt konnten wir einmal mehr zeigen, dass Frösche nicht jene "reinen Reflexmaschinen" sind, als die sie oft weiterhin angesehen werden, und dies nicht nur von der Allgemeinheit, sondern auch von manchen Verhaltensbiologen die auf andere Tiergruppen fokussiert sind. Hierfür verwendeten wir die südamerikanische Pfeilgiftfroschart Allobates femoralis als Modellorganismus, um das Sozialverhalten von Fröschen zu untersuchen. Die Frösche in unseren Versuchen nutzten vielfältige soziale- und Umweltreize, um abgestufte, dynamische und flexible Entscheidungen im Zusammenhang mit ihrem Sozialverhalten, konkret im Territorialverhalten und in ihrer Brutpflege, zu treffen. So konnten sie in unseren Versuchen etwa die Entfernung von anderen, rufenden Fröschen nicht nur anhand von einfachen aber unzuverlässigen Parametern, wie der Lautstärke, erkennen, sondern nutzten dazu auch genauere, komplexe akustischen Signaturen, wie zum Bespiel die Echocharakteristik. Im Zusammenhang mit dem Territorialverhalten zeigte sich jedoch, dass unsere Frösche, anders als dies bei anderen Arten der Fall ist, nicht zwischen bekannten und unbekannten Eindringlingen in ihr Territorium unterscheiden, obwohl die Rufe jedes einzelne Individuum erkennbar machen. Pfeilgiftfrösche legen, anders als heimische Frösche in Österreich, ihre Eier an Land ab, und müssen danach ihre Nachkommen zu kleinen Gewässern transportieren, wo die Kaulquappen dann ihre Entwicklung beenden. Bei A. femoralis übernimmt diese Aufgabe das Männchen, welches hierfür sein Territorium regelmäßig verlassen muss, was ein gewisses Risiko für das Männchen, aber auch seine weiteren Gelege mit sich bringt. Wir haben untersucht, ob die Männchen während oder nach dem Transport nach neuen Gewässern suchen, oder ob sie bevorzugt bereits bekannte Wasserstellen aufsuchen, um so das Risiko für die Kaulquappen und für sich selbst zu minimieren. In der Tat legten die Männchen auf beiden Strecken, zu den Gewässern und zurück zu ihrem Territorium, sehr direkte, gerade Wege zurück, die keinerlei Hinweise auf ein Suchverhalten gaben. Hingegen suchten sie vor allem jene Orte auf, an denen sie bereits früher Kaulquappen ins Wasser gebracht hatten, obwohl wir diese Wasserstellen für das Experiment entfernt hatten. Wie sie diese Gewässer allerdings ursprünglich gefunden hatten, das ist weiterhin unbekannt. Hinsichtlich der Auswahl der Kaulquappengewässer konnten wir zeigen, dass für die transportierenden Männchen einerseits die Lage jenes Gewässers relevant war, in dem sie sich selber als Kaulquappe befunden hatten. Andererseits fließen Informationen über die Lage des aktuellen Territoriums, über die Entfernung weiterer Gewässer, sowie über das Vorhandensein von Fraßfeinden der Kaulquappen in diesen Gewässern in die Entscheidung ein, wohin die eigenen Nachkommen transportiert werden.