Akustische Kommunikationsstrategien bei Pfeilgiftfröschen

Für jeden effektiven Kommunikationsprozess ist sowohl die Wahrnehmung als auch das Erkennen relevanter Signale unabdingbar, und beide Vorgänge sind anfällig für Störungen durch heterospezifische Signale. Im vorangegangen FWF-Projekt (BIO-15345) wurde sowohl der Sender-, als auch der Empfänger-Anteil des akustischen Männchen-Männchen Kommunikationssystems bei territorialen Pfeilgiftfröschen erfolgreich untersucht. Die beiden wesentlichsten Ergebnisse aus diesem Projekt bilden den Ausgangspunkt für den vorliegenden Projektantrag. Im Kommunikationssystem von Epipedobates femoralis konnte zum einen eine geografische Variation beim Empfänger, nicht jedoch beim Sender des Signales (Anzeigeruf) festgestellt werden, die auf einen akustischen Störeinfluss durch eine zweite Dendrobatiden-Art, E. trivittatus, zurückgeführt werden kann. Zum anderen zeigte sich, dass Männchen von E. femoralis auch solche künstlich veränderten Signale als arteigen erkennen, die weit über die Variationsbreite ihres natürlichen Anzeigerufes hinausreichen. Im ersten Teil des Projektantrages soll die Anpassung an verschiedene ökologische Faktoren untersucht werden, die den Fortpflanzungserfolg territorialer Männchen von E. femoralis beeinflussen können, u. a. soll in einem experimentellen Ansatz der Effekt einer akustischen Maskierung durch künstlich dargebotene E. trivittatus-Rufe festgestellt werden. Dabei sollen verschiedene Methoden wie Verhaltensbeobachtungen, experimentelle Veränderungen der akustischen Umgebung sowie Vaterschaftsanalysen mittels Mikrosatelliten-Markern kombiniert werden. Im zweiten Teil des Projektantrages wird versucht auf der Basis einer wahrscheinlichen akustischen Überlagerung (Interferenz) zwischen einzelnen Arten-Paaren jene evolutionären Kräfte zu ermitteln, die einen wesentlichen Einfluss auf die Variationsbreite der akustische Signalwahrnehmung bei fünf syntop vorkommenden Pfeilgiftfrosch-Arten hatten. Hierfür sollen Playback-Experimente mit künstlich veränderten Rufen an den einzelnen Dendrobatiden-Arten durchgeführt sowie Aufnahmen ihres akustischen Umfeldes an den jeweiligen Rufstandorten gemacht werden. Die Durchführung dieses Projektes sollte uns ermöglichen, zumindest drei Manuskripte an international renommierte Journale zu senden, die Ausbildung mehrerer Studenten (drei Diplomanden und ein Dissertant) zu unterstützen sowie die jahrelange, erfolgreiche wissenschaftliche Zusammenarbeit mit unseren internationalen Partnern fortzusetzen.

Im FWF-Projekt 18811 haben wir verschiedene Aspekte der Biologie unserer Modellart, dem Pfeilgiftfrosch Allobates femoralis, erforscht. Die Untersuchungsergebnisse haben unser Wissen über das Territorialverhalten, das Paarungs- und Kommunikationssystem der Art wesentlich erhöht und neue Erkenntnisse über den Einfluss artfremder Rufe auf die territorialen Männchen erbracht. Des Weiteren untersuchten wir die evolutionären Anpassungen an heterospezifische Rufe in einer akustisch komplexen Froschgemeinschaft. Eines der erstaunlichsten Ergebnisse war die Endeckung eines polygynandrischen Paarungssystems in A. femoralis, d.h. sowohl Männchen als auch Weibchen verpaaren sich mit mehreren Partnern. Weibchen erhöhen ihren Fortpflanzungserfolg durch Paarungen mit verschiedenen Männchen, da in dieser Art die territorialen Männchen allein für die Brutpflege verantwortlich sind. In der Fortpflanzungszeit zeigen sowohl Männchen als auch Weibchen von A. femoralis eine hohe Standortstreue. Da Männchen nach der Fortpflanzungsperiode ihre Territorien aufgeben, müssen sie diese Jahr für Jahr neu auskämpfen. Dies führt zu ausgeprägten Standortsänderungen der Männchen zwischen den Jahren, wohingegen die Weibchen ihre starke Ortsbindung über mehrere Fortpflanzungsperioden beibehalten. Wir haben festgestellt, dass hauptsächlich Unterschiede in den zeitlichen Rufparametern eine akustische Unterscheidung zwischen Nachbarn und fremden Männchen durch territoriale Männchen ermöglichen könnten und dass die Zielgenauigkeit der akustisch gelenkten Anwanderung territorialer Männchen gegenüber Eindringlingen im Wesentlichen durch Rufserien beeinflusst wird. Als Effekt der akustischen Maskierung durch künstlich dargebotene Rufe der Frosch-Art Ameerga trivittata konnte bei territorialen A. femoralis Männchen eine Erhöhung der Territoriumsgrößen sowie geringere Paarungschancen festgestellt werden. Erstmalig bei Froschlurchen konnten wir somit den allgemein vermuteten negativen Einfluss einer heterospezifischer Maskierung auf die Fitness von Individuen einer Art belegt werden. Die Untersuchungen über die evolutionären Anpassungen von akustischen Signalen (= Rufen) und in der Rufwahrnehmung an eine äußerst geräuschhafte Umgebung mit mehreren rufaktiven Froscharten zeigten, dass spektrale mehr als zeitliche Rufparameter zur Artunterscheidung beitrugen und dass Arten mit ähnlichen Rufen nur eine geringe zeitliche oder räumliche Einnischung aufwiesen. Die Wahrnehmung für arteigene Rufe war bei den meisten Arten nicht ganz deckungsgleich mit dem Streuungsbereich der arteigenen Rufe, sondern übertraf in den meisten Fällen die natürliche Variationsbreite der Rufe innerhalb einer Art. Obwohl es im Ausmaß als auch in der Richtung (zeitlich und spektral) dieser Abweichungen zwischen den Arten erhebliche Unterschiede gab, war generell die Toleranzbreite für zeitliche Abweichungen höher als für Abweichungen im Frequenzbereich. Da die Arten überwiegend durch ihre spektralen Rufeigenschaften unterscheidbar sind, weist dies auf einen evolutionären Einfluss von heterospezifischer Maskierung auf die Ausformung des artspezifischen akustischen Wahrnehmungsfeldes hin.