Akustische Diversität amazonischer Pfeilgiftfrösche

Im beantragten Projekt soll anhand des Kommunikationssystems des Pfeilgiftfrosches Epipedobates femoralis (Dendrobatidae) die Einflussgröße verschiedener Faktoren wie akustische Umgebung, geographische Distanzen und Barrieren, Entfernung zu nacheiszeitlichen Ausbreitungzentren, sowie morphologische und genetische Merkmale auf die geographische Variabilität im Rufverhalten einer amazonischer Froschart untersucht werden. Epipedobates femoralis bietet sich als Modell an, da seine akustische Kommunikation sowohl auf Sender- als auch auf Empfängerseite einfach untersucht werden kann. Die Anzeigerufe der Männchen, welche der Anlockung der Weibchen und der Regulierung von Abständen zwischen rufenden Männchen dienen, sind leicht aufzunehmen und analysierbar. Aus Vorarbeiten sind bereits geographische Variationen einzelner Rufparameter bekannt; Kreuzungsversuche belegen die genetische Basis dieser Variabilität. Die Reaktion der Männchen auf Playbacks bestellt aus sehr stereotypen Verhaltensweisen und ist deshalb gut quantifizierbar. Auf Grund der panamazonischen Verbreitung von E. femoralis können durch eine entsprechende Auswahl der Untersuchungsstandorte verschiedene Thesen zur Entstehung der hohen Artenzahl in Amazonien getestet werden. Es ist geplant, Anzeigerufe von acht über das ganze Amazonas-Tiefland verteilten Populationen aufzunehmen und die Reaktionen der Männchen auf Playbacks synthetisch hergestellter Rufe zu ermitteln. Aufnahmen von syntop und zur gleichen Zeit rufenden Frosch- bzw. Insektenarten dienen der Beschreibung der akustischen Umgebung. Zusätzlich werden iorphologische (SUL= snoutli-urostyl length) und genetische Daten erhoben. Die genetische Analyse erfolgt mittels RLFP eines 308 bp-Fragments des mt-DNA Cytochrom b Locus und mittels Sequenzierung von mitochondrialer 12S und 16S rRNA. Gewebeproben für die genetischen Analysen werden durch Toe-Clipping gewonnen. Die akustischen, morphologischen und genetischen Daten gehen ebenso wie die Lage der Untersuchungsorte in Relation zu geographischen Ausbreitungsbarrieren und zu nacheiszeitlichen Dispersionszentren in eine Korrelationsmatrix ein und werden mittels MantelTests auf ihre Einflußgröße im Modell getestet. Die Ergebnisse der beantragten Studie sind in korrelativer Weise zu verstehen und sollen einen klärenden Beitrag zur Kontroverse über die Entstehung der hohen Biodiversität in Amazonien darstellen.

Die Ergebnisse des FWF-Projektes 15345 haben wesentlich zu einem besseren Verständnis der Funktionsweise des Kommunikationssystems innerhalb der Männchen einer Froschart und der evolutionären Anpassungen an die jeweilige akustische Umwelt beigetragen. Ein bedeutendes Ergebnis des Projektes war die Auffindung geographischer Variationen im Empfänger-, nicht aber im Sender-Anteil des akustischen Kommunikationssystems des amazonischen Pfeilgiftfrosches Allobates femoralis. Während die Anzeigerufe der untersuchten Populationen kaum Unterschiede im Frequenzumfang aufwiesen, zeigte sich eine deutlich verminderte Reaktion auf natürliche Playback-Signale im unteren Frequenzbereich, die auf eine störende Überlagerung durch eine zweite Froschart, Epipedobates trivittatus, zurückzuführen ist. Die fehlende Übereinstimmung zwischen den Lautäußerungen und der frequenzabhängigen Reaktionsbereitschaft stellt den Nachweis für den vermuteten ersten Schritt in der evolutiven Anpassung des Kommunikationssystems von in Artengemeinschaften gleichzeitig rufenden Fröschen dar. Die festgestellten Rufunterschiede in acht A. femoralis Populationen des Amazonasbeckens und ihre Korrelation mit der genetischen und geographischen Distanz weisen auf eine Differenzierung der für die Partnerwahl relevanten Merkmale durch räumliche Isolation hin. Darüber hinaus lässt sich die geographische Variation der Rufe nicht oder nur schwach durch die trennende Wirkung großer Flüsse auf die am Waldboden lebenden Frösche erklären. Der auffällige Frequenzanstieg und das starre zeitliche Muster des arteigenen Rufes scheinen für die Arterkennung keine Rolle zu spielen. Männchen reagieren auf natürliche Rufe ebenso wie auf Rückspielversuche mit reinen, im natürlichen Frequenzbereich liegenden Sinustönen sowie auf Rufe mit umgekehrter (=abfallender) Frequenzmodulation. Unter Freilandbedingungen ist die Reaktionswahrscheinlichkeit auf arteigene Playbacksignale abhängig von der Silbenzahl und am höchsten bei Signalen die dem zeitlichen und spektralen Populationsmittelwert entsprechen. Erstmals bei einem Froschlurch konnten wir anhand eines elektromechanischen Modells experimentell aggressives Verhalten auslösen. Kämpfe mit dem Modell werden ausschließlich durch eine Kombination von Signalen hervorgerufen, bei denen visuelle (pulsierende Schallblase) und akustische (Anzeigeruf) Stimuli gemeinsam angeboten werden. Wir werden unsere erfolgreichen Untersuchungen in dem kürzlich genehmigten FWF-Projekt 18811 (2006-2009) fortsetzen, in welchem wir experimentell die evolutionären Auswirkungen der akustischen Einnischung auf den Fortpflanzungserfolg von Männchen der amazonischen Pfeilgiftfroschart A. femoralis aufzeigen möchten.