Reproduktionserfolg und genetische Vielfalt bei Molchen

In den letzten Jahren hat eine Reihe von neuen, DNA-basierten genetischen Markern zu einer Fülle von Informationen über freilebende Tierpopulationen geführt, der Einsatz dieser Methoden in Zusammenhang mit experimentellen ökologischen Ansätzen wurde jedoch bisher vernachlässigt. Amphibien sind hervorragend für populationsökologische Studien geeignet, wichtige Leitarten für naturschutzrelevante Aspekte, und erregen derzeit durch weltweit beobachtete Populationsrückgänge großes öffentliches Interesse. Der vorliegende Projektantrag verwendet den Teichmolch (Triturus vulgaris) als Modellorganismus um den Einfluß von Habitatparameter auf den Erhalt der genetischen Vielfalt in isolierten Populationen zu untersuchen. Manipulationen der ökologischen Bedingungen in semi-natürlichen Untersuchungsgewässern werden erstmals mit DNA-Methoden zur eindeutigen Identifizierung des elterlichen Ursprungs der produzierten Nachkommen kombiniert. Die Ziele des Projektantrags beinhalten (1) die Bestimmung der genetischer Vater/Mutterschaft aller Individuen experimenteller Teichmolch-Populationen mittels Mikrosatelliten-Markern, (II) einen Vergleich der Reproduktionsmuster zwischen Populationen unter unterschiedlichen ökologischen Bedingungen, (III) die Untersuchung eines Zusammenhangs zwischen individuellem Reproduktionserfolg und genetischer Variabilität, (IV) die Untersuchung ob der Verlust der genetischen Vielfalt in isolierten Amphibienpopulationen durch suboptimale ökologische Bedingungen beschleunigt wird. Die Hauptmerkmale des Projektantrags sind eine Kollaboration mit einer weltweit führenden Arbeitsgruppe, moderne methodische Ansätze, Experimente deren Resultate sowohl für Grundlagenwissenschaftler als auch für eine breitere Öffentlichkeit von großem Interesse sind sowie ein ausgewogenes Verhältnis von Freiland- und Laborarbeit.

Das Projekt erbrachte neue Erkenntnisse in einer weiten Reihe von Themenbereichen der Ökologie und dem Verhalten von Amphibien. Paaren sich Weibchen mit mehr als einem Männchen und wenn ja, wie wählen sie den besten Partner? Diese Fragestellung wurde mit genetischen Methoden zur Untersuchung der Vaterschaftsverhältnisse geklärt. Beim Teichmolch wählen die Weibchen das beste Männchen nach der Höhe seines Rückenkammes. Nach der Besamung durch mehrere Männchen ist der Vaterschaftserfolg jedoch in erster Linie vom Verwandtschaftsgrad zwischen Weibchen und Männchen abhängig. Weniger verwandte Männchen sind erfolgreicher. Prozesse zwischen Ei- und Spermazellen (Kompatibilität) im Körperinneren des Weibchens scheinen dabei eine wichtige Rolle zu spielen. Zusätzliche Untersuchungen bei der Erdkröte zeigten, dass rund ein Drittel aller im Gewässer abgelegten Laichschnüre mehr als einen Vater haben. Die Häufigkeit multipler Vaterschaft steigt mit der Dichte der Männchen. Die Weibchen werden bei hohen Dichten regelrecht vergewaltigt und können ihren Partner nicht wählen. Wie Amphibienpopulationen strukturiert sind und ob es Migration zwischen Laichgewässern gibt, ist nur schwer auf direktem Wege zu untersuchen. Mit genetischen Methoden (genetischer Fingerabdruck) kann man solche Untersuchungen jedoch indirekt durchführen. Auf diesem Wege konnte gezeigt werden, dass die Individuen eines Laichgewässers von Kamm- und Marmormolch meist auch eine genetische Einheit bilden. Migration zwischen Gewässern findet meist von individuenreichen zu individuenarmen Populationen statt. Zum Erhalt genetischer Vielfalt bei Molchen sollte bevorzugt der Bestand einer großen Anzahl kleiner Populationen anstelle weniger Gewässer mit großen Populationen gesichert werden. Mit der Methode der Radiotelemetrie wurden die Landlebensräume alpiner Alpenkammmolche und Erdkröten untersucht. Die Ergebnisse brachten wichtige Erkenntnisse über die Qualität von Landhabitaten in der montanen Höhenstufe. Anhand der untersuchten Erdkröten konnten erstmals Vertikalwanderungen über mehrere 100 Höhenmeter für geschlechtsreife Amphibien nachgewiesen werden. Beide Arbeiten zeigen, dass der Flächenbedarf für effektiven Amphibienschutz größer sein könnte als bisher angenommen.