Prädationsrisiko, Stress und Life-History-Taktiken des Siebenschläfers

Die Wahl des richtigen Zeitpunkts für die Fortpflanzung ist ein entscheidender Faktor für den Lebenszeitfortpflanzungserfolg eines Tieres. In saisonalen Umwelten ist die Fortpflanzung meist an Frühjahr und Sommer gebunden, wenn die Nahrungsverfügbarkeit hoch ist. Nicht alle Nahrungsressourcen sind aber so leicht vorhersehbar. Manche terrestrische Ökosysteme sind durch "pulsierende Ressourcen", d.h. gelegentliche, kurze Perioden übermäßigen Futterangebots gekennzeichnet. Der Siebenschläfer (Glis glis), ein kleiner, arborealer Winterschläfer, zeigt mehrere erstaunliche Anpassungen an die fluktuierende Samenproduktion von Bäumen und einen Lebenszyklus der an pulsierende Ressourcen angepasst ist. Siebenschläfer werfen nur einmal pro Jahr im Juli/August, also sehr spät in der aktiven Saison verglichen mit anderen Winterschläfern. Diese Fortpflanzung zu einem Zeitpunkt an dem reife, energiereiche Samen in den Bäumen zu Verfügung stehen optimiert die Überlebensraten und das Anlegen von Fettvorräten bei den Jungtieren. Der Nachteil dieser hochspezialisierten Anpassung ist, dass in Jahren ohne Bucheckern und Eicheln die Überlebensraten der Jungtiere sehr gering wären. Darum setzen Siebenschläfer die Fortpflanzung in Jahren ohne Samenproduktion aus. Es scheint das die Verfügbarkeit energiereicher Nahrung (Samenknospen) im Frühjahr ein Umweltsignal darstellt nach dem Siebenschläfer ihre Fortpflanzung richten. Gegenwärtig ist es aber völlig unklar auf welchem Wirkungspfad dieses Signal zu Fortpflanzungserfolg oder Aussetzen der Reproduktion führt. Wir wollen die Hypothese testen, dass Effekte der Futterqualität auf die Fortpflanzung bei Siebenschläfern durch einen Faktor vermittelt werden, der in diesem Zusammenhang noch nie in Erwägung gezogen wurde, ihrer Bedrohung durch Beutegreifer. Wir vermuten, dass der Zugang zu energiereichem Futter (in Mastjahren) es den Tieren erlaubt die Dauer der Futtersuche zu minimieren und damit auch ihre Exposition gegenüber Raubfeinden, die einen erheblichen Stressfaktor darstellen kann. Wir glauben, dass Siebenschläfer ein ausgezeichnetes Modell zu Untersuchung der "Chronischen Stress Hypothese" darstellen, die besagt, dass das Stressprofil eines Tieres - und seine physiologischen Konsequenzen - von gleichzeitigen Effekten des Nahrungsbedarfs und des Beutegreiferdrucks herrührt, verursacht durch den Zwang einerseits Nahrung zu suchen andererseits aber Raubfeinde zu vermeiden. Wir planen daher die Dauer der Futtersuche (mit einem Transpondersystem) und die Konzentration faekaler Cortisolmetaboliten in einer Siebenschläferpopulation im Wienerwald zu untersuchen. Die Hauptfeinde von Siebenschläfern, die in Baumkronen Futter suchen, sind nachtaktive Greifvögel, vor allem Eulen. Ein Weg sich diesen Beutegreifern - zumindest in Jahren ohne Reproduktion - ganz zu entziehen ist der Rückzug in unterirdische Baue. Mit dieser Kombination von Sommer- und Winterschlaf können Siebenschläfer > 10 Monate des Jahres im "Schlafzustand" überdauern. Damit verbringen sie weit mehr Zeit im hypometabolen Zustand, als es klimatische Bedingungen oder Futterangebot erfordern würden. Diese Ergebnisse lassen uns vermuten, dass der primäre Grund für Sommerschlaf nicht die Verringerung von Energieausgaben sondern Raubfeindvermeidung ist. Wir planen daher Körpertemperaturen bei freilebenden Siebenschläfern unter veränderlichen Umweltbedingungen aufzuzeichnen. Mit einem Zufütterungsexperiment im Freiland wollen wir den Effekt von Samenverfügbarkeit auf das Auftreten von Sommerschlaf, die tägliche Dauer der Futtersuche, die Konzentration von Cortisolmetaboliten und die Reproduktion untersuchen. Weiters werden wir die Konsequenzen der Kombination von Sommerschlaf, Winterschlaf und Reproduktionsausfällen auf Lebenszyklen von Siebenschäfern, insbesondere auf Alterungsprozesse, untersuchen. Wir glauben, dass der Hauptgrund für langsames Altern und hohe Lebensdauer beim Siebenschläfer der lange Winterschlaf (durchschnittlich 9 Monate pro Jahr) und gelegentlicher Sommerschlaf sind. Diese Faktoren könnten mit Reproduktionsausfällen additiv oder sogar nicht additiv interagieren. Um sowohl die Effekte von Winter/Sommerschlaf und Fortpflanzung auf Alterungsprozesse zu bestimmen, planen wir die Messung der saisonalen Änderung der Länge von Telomeren, jener DNA Sequenzen, die die Enden eukaryoter Chromosomen schützen.

Unser wichtigstes Forschungsziel war es, den Einfluss von Winterschlaf auf Lebens- zyklusstrategien (LZS) besser zu verstehen. Unsere Untersuchungsart, der Siebenschläfer (Glis glis, Gliridae, Rodentia) ist ein Kleinsäuger (~ 80 - 120 g) der pro Jahr einen Wurf mit etwa 5 Jungen aufzieht. Während er in der Aktivitätssaison ein Baumbewohner ist, verbringt er den Winter im Durchschnitt 8 Monate im tiefen Winterschaf unter der Erde. Die Lebenserwartung des Siebenschläfers kann 13 Jahre erreichen, was sehr außergewöhnlich ist für ein Säugetier dieser Größe. Im Vergleich zum LZS anderer Säuger, kann der Siebenschläfer in einer Reihe mit kleinen Huftieren, bzw. sogar dem Wildschwein, welches eine vergleichbare Lebenserwartung und Wurfgröße hat, genannt werden. Aus diesem Grund stellten wir die Hypothese auf, dass der Winterschlaf ein bedeutender Schlüsselprozess für Interaktionen zwischen Alterung, Stress und Fortpflanzung sein könnte. Siebenschläfer sind streng an eine gepulste Nahrungsverfügbarkeit angepasst und reproduzieren nur in sogenannten Buchenmastjahren, d.h. in Jahren mit hoher Verfügbarkeit von Bucheckern. In unserer Studie konnten wir die Körpertemperatur von Siebenschläfern in Mastjahren und Mastausfalljahren messen. Aufgrund dieser Untersuchung war es uns möglich zu beweisen, dass frei lebende Siebenschläfer ihren Winterschlaf auf eine Dauer von bis zu 11,4 Monaten ausdehnen können. Genauer, schwere Siebenschläfer können bereits im Frühsommer, unmittelbar nach dem gerade beendeten Winterschlaf wieder in den Winterschlaf (Sommerschlaf) gehen. Diese außergewöhnlich lange Winterschlafdauer wurde vorher noch nie in einem frei lebenden Säugetier beobachtet. Tiere in weniger optimaler Kondition blieben in Ausfalljahren aktiv, zeigten jedoch häufige Phasen von Torpor (Energiesparmechanismus) während der Aktivitätsperiode. Weiters wechselten aktive Tiere zu Gebieten mit konstanteren Habitaten und Nahrungsquellen (z.B. Kieferzapfen). Interessanterweise konnten wir keinen Effekt von Stress auf Reproduktion oder Zeitablauf des Winterschlafs entdecken. Wir schlussfolgern, dass die Minimierung des Prädationsrisikos, während die Tiere sicher in Bauen tief unter der Erde Winterschlaf halten, für eine höhere Überlebensrate bei dieser Tierart verantwortlich ist. Die hohen Überlebensraten könnten den Tieren erlauben vermehrt in Mechanismen der Zellreparatur investieren. Um dies zu überprüfen untersuchten wir die Länge von Telomeren (Chromosomenendkappen) die bei einigen Tierarten mit der zukünftigen Überlebensrate korreliert. Tatsächlich fanden wir, dass Siebenschläfer ihre Telomere mit zunehmendem Alter verlängern. Dies widerspricht dem derzeitigen Verständnis von Altersmechanismen und wir denken daher, dass Siebenschläfer oder auch andere Winterschläfer ein interessantes, neues Modell für die Altersforschung sein könnten.