Nahrungsmaterialeigenschaften und Kiefer-Ladung in Lemuren

Das Projekt untersucht Variablen der Kiefer-Ladung während der Futteraufnahme und den dadurch begründeten Einfluß auf die Kieferform. Wir werden detailliert alle Phasen der Nahrungsaufnahme beobachten, angefangen beim Zurechtlegen des Futters über die Zahl der Kaubewegungen bis zur Messung der mechanischen Eigenschaften der verzehrten Nahrung. So genannte Food Material Properties (FMPs) beschreiben die internen, strukturellen Eigenschaften von Nahrung und - verbunden mit Information über Form und Größe charakterisieren die physischen Interaktionen der Nahrung mit der Morphologie des gesamten Kau-Apparats (z.B. Zähne, Kiefer, Kaumuskeln). Allerdings haben bisherige Studien keine direkten Zusammenhänge zwischen gemessenen FMPs und oraler Morphologie gefunden, trotz der verbreiteten Konvergenzen zwischen Nahrungs-Spezialisierung und Morphologie diverser Säugetier-Taxa. In diesem Projekt werden wir zwei Primatenarten aus dem Trockenwald des südwestlichen Madagaskar studieren: Propithecus verreauxi und Lemur catta. Die Konzentration auf diese beiden Arten gibt uns die Möglichkeit, größere Zusammenhänge der Kiefer-Ladung zu untersuchen, da beide Arten aus nächster Nähe beobachtbar sind, ihr Nahrungsspektrum überlappt und eine der beiden Arten sich aufgrund der Spezialisierung auf Blätter anatomisch abhebt. Weiters könnten neu entwickelte Feldmethoden in der Untersuchung von Pflanzenmaterial zu einer verbesserten Charakterisierung der Nahrungsspektren und Ausfindigmachen relevanter Variablen für morphologische Unterschiede führen. Das vorliegende Projekt wird experimentelle Studien bereichern, da zu jedem Zeitpunkt des Ernährungszyklus Feldbeobachtungen gemacht und Variablen wie z.B. die Anzahl der Kaubewegungen oder FMPs quantifiziert werden sollen. Die erhobenen Daten werden zur Berechnung der Beißkraft für verschiedene Futterarten und zur Schätzung der täglichen Kiefer-Ladung verwendet. Statistische Modelle werden dann zur Untersuchung von Korrelationen zwischen Kauen, Beißkraft und FMPs verwendet. Unser Ziel ist herauszufinden, in welchem Umfang FMPs zur Kiefer-Ladung beitragen und wann diese Effekte zum Tragen kommen entweder während der Futtervorbereitung oder während des Kauens. Zweitens möchten wir anhand der auf Blätter spezialisierten Lemurenart untersuchen, wie die besonderen Kieferformen entstehen, die auch andere Blatt-Spezialisten innerhalb der Säugetiere aufweisen. Ebenso werden wir Nährwertanalysen des Futters durchführen. Obwohl Nährstoffe keinen offensichtlichen Zusammenhang auf die Kiefer-Ladung zu haben scheinen, könnte deren Verhältnis einen Einfluß auf die individuellen Futter- Vorlieben vor der Futteraufnahme haben. Der innovative Aspekt unserer Herangehensweise liegt in der Quantifizierung von Variablen, die auf das Kiefer einwirken, in der Untersuchung der FMPs des Nahrungsspektrums und in der Schätzung der Kiefer- Ladung durch Feldstudien. Das Hauptziel ist die Identifizierung von relevanten Variablen, die zu Futterwahl, Nahrungseffizienz, und letztendlich zu morphologischer Anpassung beitragen. Die Bedeutung dieses Forschungsvorhabens liegt darin, daß ausgehend von der Morphologie sowohl Verhalten als auch Umwelt- Faktoren möglicherweise mit größerer Genauigkeit vorhergesagt werden können. Dies kann auch in der Analyse von Fossilbelegen angewendet werden.

Das Projekt untersucht Variablen der Kiefer-Ladung während der Futteraufnahme und den dadurch begründeten Einfluß auf die Kieferform. Wir haben zwei wilde Primatenarten untersucht, den Sifaka und den Katta. Obwohl sie im selben Trockenwald im Südwesten Madagaskars leben, unterscheiden sich die Arten in ihren Kieferformen. Die Arten können aus nächster Nähe beobachtet werden und kommen in großen Dichten an der Feldstelle vor. Ein wichtiger Bestandteil unserer Studie war die Beschreibung der Nahrung in Bezug auf ihre Materialeigenschaften. So genannte Food Material Properties (FMPs) beschreiben die internen, strukturellen Eigenschaften von Nahrung und bestimmen in Verbindung mit Informationen über Form und Größe die physikalischen Wechselwirkungen der Nahrung mit den des gesamten Kau-Apparats (z. B. Zähne, Kiefer). Bei früheren experimentellen Arbeiten konnte oft kein direkter Zusammenhang zwischen Materialeigenschaften und Nahrungsverarbeitung festgestellt werden. Verhaltensbeobachtungen von Wildtieren sind notwendig, um den Ort und den Umfang der Belastung dieser Strukturen genau zu bestimmen. Die Neuheit unseres Projekts liegt in der integrierten Datenerfassung während des gesamten Fütterungszyklus, von der Messung 1) der mit der Fütterung einzelner Nahrungsteile verbrachten Zeit, 2) der FMPs, 3) der Bissen- und Kauzahlen und 4) der Nahrungsaufnahme. Die Hauptfrage, die wir untersuchten, war, ob die Anzahl der Bisse und Kauvorgänge sowie die Nahrungsaufnahme durch die Eigenschaften des Lebensmittelmaterials beeinflusst wurden. Diese Daten wurden während ganztägiger Beobachtungen einzelner Tiere in der Trocken- und Regenzeit erhoben, um Daten zur Nahrungsaufnahme auf täglicher und saisonaler Ebene zu erhalten. Die Gesamtzahl der täglichen Bisse und Kauvorgänge nahm mit der Zähigkeit der Nahrung zu, während die Nahrungsaufnahme mit der Zähigkeit abnahm. Unsere Studie bestätigt, dass die Lemuren unterschiedlich auf harte Nahrung reagieren. Die Auswirkungen sind bei den Katta größer - sie passen ihr Verhalten bei der Nahrungsaufnahme an, was mit ihrem schlankeren Kiefer zusammenhängt. Der robustere Sifaka ist in seinem Verhalten bei der Nahrungsaufnahme relativ unveränderlich. Die Katttas kauen auch viel schneller als die Sifakas, was sich jedoch nicht in einer größeren Nahrungsaufnahme oder einer höheren Anzahl von kauen niederschlägt, da die Sifakas länger pro Tag fressen. Betrachtet man die täglichen Auswirkungen, so nehmen beide Arten weniger Nahrung auf, da die Nahrung schwieriger zu verarbeiten ist, und die Biss- und Kauzahlen nehmen zu, da die Nahrung härter und steifer wird. Der Kontrast zwischen unseren Ergebnissen pro Pflanze und den kumulativen täglichen Auswirkungen zeigt deutlich, dass die tatsächlichen Auswirkungen der Nahrungsverarbeitung nur durch detaillierte tägliche Beobachtungen ermittelt werden können. Unsere Studie zeigt, dass FMPs, Saisonabhängigkeit und die Form der Lebensmittel das Verhalten bei der Verarbeitung von Lebensmitteln beeinflussen, was sich auf die Belastung des Kiefers auswirkt. Ein zusätzlicher Nutzen unserer Studie besteht darin, dass die Arbeit in einem Entwicklungsland das Bewusstsein auf allen Verwaltungsebenen für den Wert ihrer Ressourcen schärft und die örtliche Bevölkerung ermutigt, sich für deren Schutz einzusetzen.