Dünnschnabel-Walvögel: „Mini-Albatrosse” - Max-Planck

Jahrbuch 2009/2010 | Quillfeldt, Petra; Masello, Juan Francisco | Dünnschnabel-W alvögel: „Mini-Albatrosse”
messen Klimaw andel im Südpolarmeer
Dünnschnabel-Walvögel: „Mini-Albatrosse” messen Klimawandel im
Südpolarmeer
Thin billed prions: “miniature albatrosses” measure climate change
in the Southern Ocean
Quillfeldt, Petra; Masello, Juan Francisco
Max-Planck-Institut für Ornithologie, Teilinstitut Radolfzell, Radolfzell
Korrespondierender Autor
E-Mail: [email protected]
Zusammenfassung
Das Südpolarmeer gehört zu den vom Klimaw andel am stärksten beeinflussten Meeresökosystemen.
Untersuchungen an Dünnschnabel-Walvögeln, die sich in diesen w eiten Meeresgebieten von Zooplankton
ernähren, sollen unser Verständnis von den Veränderungen im Ökosystem fördern. Weiterhin w erden
Anpassungen untersucht, die es den Vögeln ermöglichen, mit den veränderten Bedingungen umzugehen,
insbesondere die Flexibilität im Verhalten bei der Kükenversorgung und in der Physiologie, mit der sie
Zeitabläufe und Investitionen im Brutzyklus steuern.
Summary
The Southern Ocean is strongly affected by global change. A long-term study of Thin-billed prions, a small
seabird feeding on zooplankton in these vast ocean areas, w as designed to further our understanding of the
changes that currently take place in this ecosytem. Further, this study w ill look at adaptations that enable the
birds to cope w ith changing conditions, such as flexible provisioning behaviour and physiological regulation of
timing and investments in the breeding cycle.
Hintergrund
Der
globale
Klimaw andel
beeinflusst
Meeresökosysteme
unter
anderem
durch
die
Erhöhung
der
Meerestemperatur, durch Versäuerung und Veränderungen in den Meeresströmungen. Als Folge dieser
Änderungen
beobachten
w ir
derzeit
im Südlichen
Ozean
eine
Verschiebung
der
Häufigkeiten
von
Primärproduzenten und Zooplankton, die als Symptome eines regime shift (Ökosystemw andels) gedeutet
w erden.
Um diese
Prozesse
und ihre
Ausw irkungen auf die
Lebensgemeinschaften dieser auch ökonomisch
bedeutsamen Meeresgebiete besser zu verstehen, w erden nicht nur Daten über die kommerziell genutzten
Arten w ie Tintenfische und Fische, sondern auch über tiefer im Nahrungsnetz stehendes Zooplankton benötigt.
Dieses Zooplankton, zu dem im Südw estatlantik insbesondere kleine freischw immende Krebstiere (Krill- und
© 2010 Max-Planck-Gesellschaft
w w w .mpg.de
1/7
Jahrbuch 2009/2010 | Quillfeldt, Petra; Masello, Juan Francisco | Dünnschnabel-W alvögel: „Mini-Albatrosse”
messen Klimaw andel im Südpolarmeer
Amphipodenarten) gehören, bietet den Fischen und Tintenfischen Nahrung.
Die Fa lk la nd-Inse ln lie ge n a uf de m P a ta gonische n Sche lf.
Durch die Me e re nge zwische n Süda m e rik a und de r
Anta rk tische n Ha lbinse l, die Dra k e -P a ssa ge , wird k a lte s,
nä hrstoffre iche s W a sse r a us de m Südpola rm e e r na ch Norde n
ge le ite t und e rre icht da s Archipe l a ls Fa lk la nd/Ma lvina s-Strom .
Da durch ha be n die Dünnschna be l-W a lvöge l (obe n: Kük e n,
unte n: Altvöge l), die a uf Ne w Isla nd brüte n, Zuga ng zu
k ä lte lie be nde n Zoopla nk tona rte n.
© Ma x -P la nck -Institut für O rnithologie /Q uillfe ldt
Dünnschnabel-Walvögel
Vom Zooplankton lebt aber auch eine kleine Vogelart, der Dünnschnabel-Walvogel Pachyptila belcheri, der auf
den Falkland-Inseln am Rand des Südpolarmeeres brütet (Abb. 1). Da das Zooplankton besonders schnell auf
Veränderungen in den Umw eltbedingungen reagiert, sind Zooplankton-Jäger w ie Dünnschnabel-Walvögel
ideal für Untersuchungen zum Meeresklimaw andel.
Dünnschnabel-Walvögel gehören mit Albatrossen, Sturmvögeln, Sturmschw alben und Sturmtauchern zur
Vogelordnung der Procellariiformes (Röhrennasen). W ie die Namen schon andeuten, sind sie vor allem in den
stürmischen Polarmeeren zu Hause, es gibt aber auch einige w enige tropische Arten. Ihre charakteristischen
Lebensläufe zeichnen sie als sehr langlebige Arten aus, die sich mit nur einem Ei alle ein bis zw ei Jahre sehr
langsam fortpflanzen. Auch die Kükenentw icklung erfolgt langsamer als beispielsw eise bei Singvögeln, da die
Küken nur unregelmäßig und mit Unterbrechungen gefüttert w erden ([1], Abb. 2). W ährend der bis zu acht
Tage langen Nahrungsflüge ([2], Abb. 2) können die Vögel antarktische Meeresgebiete hunderte Kilometer
w eiter südlich erreichen [3]. Durch diese hochpelagische Lebensw eise, das heißt die Nutzung ausgedehnter
Hochseegebiete, können Dünnschnabel-Walvögel lokalen Schw ankungen im Nahrungsangebot großräumig
ausw eichen. Im Gegensatz zu den ebenfalls auf den Falkland-Inseln brütenden Pinguinarten konnten
W alvögel dadurch trotz einer Reihe sehr schlechter Brutsaisons [4] bislang stabile Populationsgrößen erhalten.
© 2010 Max-Planck-Gesellschaft
w w w .mpg.de
2/7
Jahrbuch 2009/2010 | Quillfeldt, Petra; Masello, Juan Francisco | Dünnschnabel-W alvögel: „Mini-Albatrosse”
messen Klimaw andel im Südpolarmeer
Durch e ine Kom bina tion von Kük e nwie ge n und Radiotracking
de r Altvöge l k önne n die Fütte runge n de r Dünnschna be lW a lvöge l ge na u e rfa sst we rde n. Die Altvöge l sind zwische n 1
und 8 Ta ge n unte rwe gs, um se lbst zu fre sse n und Na hrung für
die Jungvöge l zu sa m m e ln (obe n re chts). Die Kük e n we rde n
da he r nicht je de n Ta g ge fütte rt, m a nchm a l je doch in e ine r
Na cht von be ide n Altvöge ln. Da nn ne hm e n sie bis zu 50
Gra m m Körpe rm a sse zu (unte n re chts). Link s: Kük e n im Alte r
von 5, 25 und 45 Ta ge n
© Ma x -P la nck -Institut für O rnithologie /Q uillfe ldt; Gra fik
m odifizie rt a us [2]
Große Kolonien ermöglichen Koexistenz mit Fressfeinden
W ie bei vielen anderen Röhrennasenarten, sind auch die Kolonien der Dünnschnabel-Walvögel ein Magnet für
Prädatoren (Fressfeinde). Die Bejagung durch natürlich auftretende Prädatoren w ie Raubmöw en umgehen
Dünnschnabel-Walvögel w eitgehend, indem sie ihre Nester in selbstgegrabenen, mehrere Meter lange Gänge
umfassenden Erdhöhlen anlegen. Auch kommen sie nur nachts, im Schutz der Dunkelheit, in die Kolonie. Diese
Maßnahmen sind jedoch nicht effektiv gegen kleine Säugetiere. Die Inseln, auf denen die großen Brutkolonien
entstanden sind, w aren ursprünglich frei von Landsäugetieren. Jedoch haben Robben- und Walfänger sow ie
Siedler
im
19.
Jahrhundert
Kaninchen,
Katzen,
Mäuse
und
Ratten
auf
New
Island
ausgew ildert
beziehungsw eise eingeschleppt. Dass es auf einer Insel mit so vielen „Neubürgern” den DünnschnabelWalvögeln
gelang,
ihre
größte
w eltw eit
bekannte
Kolonie
mit
ca.
zw ei
Millionen
Brutpaaren
aufrechtzuerhalten, liegt w ohl an zw ei Hauptfaktoren [5]. Zum einen sind die Dünnschabel-Walvögel w ie auch
andere Seevögel nur im Südsommer, von November bis März, auf der Insel. Im W inter müssen sich die Säuger
mit der kargen Vegetation begnügen. Zum anderen reduzieren die verschiedenen Säuger ihre Zahl
gegenseitig, indem z.B. die Katzen die Kaninchen, Mäuse und Ratten jagen. So bleibt die Zahl der
eingeschleppten Säuger gering und hat auf die sehr große Zahl der Walvögel nur einen kleinen Einfluss [5].
Anders w ürde das bei kleinen Kolonien aussehen, und dieser Umstand hindert w ohl die Walvögel an der
Besiedelung anderer Inseln im Falkland-Archipel.
© 2010 Max-Planck-Gesellschaft
w w w .mpg.de
3/7
Jahrbuch 2009/2010 | Quillfeldt, Petra; Masello, Juan Francisco | Dünnschnabel-W alvögel: „Mini-Albatrosse”
messen Klimaw andel im Südpolarmeer
O be n: Die vom Sa te llite n ge m e sse ne O be rflä che nMe e re ste m pe ra tur im Be re ich südwe stlich de s Fa lk la ndArchipe ls (50-52°S, 61-63°W ) ze igte e ine n Anstie g im e rste n
Te il de r Studie , da na ch e ine Abse nk ung. Da s la ngjä hrige
Mitte l ist grün ge k e nnze ichne t, die Tre ndk urve rot und de r
Te m pe ra turve rla uf wä hre nd de r Brutsa ison (Nove m be r bis
Mä rz) bla u. Unte n: Die Körpe rk ondition de r W a lvoge l-Kük e n
ze igt de n um ge k e hrte n Ve rla uf, m it schle cht ge fütte rte n
Kük e n be i W a rm wa sse re influss in de r Mitte de r Studie .
© Ma x -P la nck -Institut für O rnithologie /Q uillfe ldt
Kleine Erwärmung, große Wirkung
W ährend
der
ersten
Jahre
der
Studie
(2003-2005)
kam
es
zu
einem
graduellen
Anstieg
der
Meeresoberflächentemperatur, danach (2006-2008) w ieder zu einem Abfall ([4], Abb. 3). Zusätzlich traten
kurzzeitige Warmw assereinflüsse auch innerhalb der Brutsaisons auf. Zeiten mit w armem Meerw asser
schlugen sich zeitgleich in niedrigen Fütterraten und schlechter Körperkondition der Küken nieder ([4], Abb.3
und 4). Dabei w aren deutliche Effekte schon zu sehen bei 0.5-1°C Wassertemperatur über dem langjährigen
Mittel. Das zeigt, w ie sensibel Dünnschnabel-Walvögel auf Veränderungen im Nahrungsangebot reagieren. Die
Altvögel führen dann mehr lange Nahrungsflüge durch und kommen w eniger häufig in die Kolonie, um die
Küken zu füttern.
Wie reagieren die Küken auf schlechte Versorgung?
© 2010 Max-Planck-Gesellschaft
w w w .mpg.de
4/7
Jahrbuch 2009/2010 | Quillfeldt, Petra; Masello, Juan Francisco | Dünnschnabel-W alvögel: „Mini-Albatrosse”
messen Klimaw andel im Südpolarmeer
Auf den ersten Blick überrascht es, dass sich die schlechte Versorgung der Küken in w armen Jahren nicht in
einem geringeren Bruterfolg niederschlug [4]. Das lag daran, dass die meisten Küken bis zum Flüggew erden
überlebten, auch w enn sie dafür länger benötigten und viel leichter ausflogen als die Küken in den besseren
Jahren. Die Küken kommunizierten ihren größeren Hunger an die Altvögel, indem sie mehr und intensiver
bettelten ([4], Abb. 4). So stieg die Zahl der Bettelrufe, mit denen sie die heimkehrenden Altvögel begrüßten,
von 300 auf über 1000 Rufe, und die Dauer der Bettelsitzungen von 14 auf über 40 Minuten ([4], Abb. 4). Die
Küken zeigten also deutliche Anzeichen von schlechter Versorgung, die sich in ihrer w eiteren Entw icklung
durch reduzierte kognitive Fähigkeiten und ein schlechter ausgebildetes Immunsystem auf Überleben und
Fitness ausw irken könnten. In diesem Zusammenhang flossen daher mechanistische Aspekte in die
Untersuchungen ein, insbesondere zur hormonellen Steuerung des Bettelverhaltens [6,7], zur hormonellen
Steuerung von Zeitabläufen w ie Ruhe- und Aktivitätsphasen am Tag und des Flüggew erdens [8] sow ie zur
Entw icklung der hormonellen Stressantw ort [9] und des Immunsystems bei den Küken [10].
O be n: In W oche n m it wa rm e m O be rflä che n-Me e rwa sse r
wurde n pro Na cht de utlich we nige r W a lvoge l-Kük e n ge fütte rt.
Unte n: Da ra ufhin be tte lte n die Kük e n de utlich m e hr, lä nge r
und inte nsive r).
© Ma x -P la nck -Institut für O rnithologie /Q uillfe ldt; Gra fik
m odifizie rt a us [4]
Diese
Untersuchungen
zeigten, dass
die
Küken
der Dünnschnabel-Walvögel die
Ausw irkungen
der
unterschiedlichen Umw eltbedingungen auf ihre Entw icklung w eitgehend abpuffern konnten. Zum Beispiel w ar
die Entw icklung ihres Immunsystems nur vom Alter, aber nicht von ihrer Körperkondition abhängig [10]. Das
könnte die Küken vor Spätfolgen der schlechten Versorgung schützen und erklärt, w arum Altvögel selbst in
schlechten Jahren in die Kükenversorgung investieren sollten. Küken hatten außerdem eine eingeschränkte
Hormonantw ort auf akute Stressoren [9] und sparten dadurch Energie. Dies macht sie zu einer besonders
guten Studienart, denn tägliche Nestkontrollen haben keinen Einfluss auf das Kükenw achstum oder den
© 2010 Max-Planck-Gesellschaft
w w w .mpg.de
5/7
Jahrbuch 2009/2010 | Quillfeldt, Petra; Masello, Juan Francisco | Dünnschnabel-W alvögel: „Mini-Albatrosse”
messen Klimaw andel im Südpolarmeer
Hormonstatus der Küken [9].
Zusammenfassend
lässt
sich
sagen,
dass
Dünnschnabel-Walvögel
eine
sehr
gute
Indikatorart
für
Veränderungen im Meeresökosystem des Südw est-Atlantiks darstellen. Man muss dabei beachten, dass der
Bruterfolg allein w enig aussagekräftig ist und dass sich auch Populationstrends nur relativ langsam verändern
w erden. Dagegen ermöglichen Verhaltensmessungen w ie die Fütterraten der Altvögel und die Bettelraten der
Küken ein sehr zeitnahes Monitoring der verfügbaren Zooplankton-Menge. Solche Parameter können als
frühzeitiges W arnsystem für Veränderungen im Ökosystem genutzt w erden.
Originalveröffentlichungen
Nach
Erw eiterungen
suchenBilderw eiterungChanneltickerDateilisteHTML-
Erw eiterungJobtickerKalendererw eiterungLinkerw eiterungMPG.PuRe-ReferenzMitarbeiter
(Employee
Editor)Personenerw eiterungPublikationserw eiterungTeaser
mit
BildTextblockerw eiterungVeranstaltungstickererw eiterungVideoerw eiterungVideolistenerw eiterungYouTubeErw eiterung
[1] P. Quillfeldt, J. F. Masello , I. J. Strange:
Breeding biology of the Thin-billed prion Pachy ptila belcheri at New Island, Falkland Islands, in the poor
season 2002/2003: Egg desertion, breeding success and chick provisioning.
Polar Biology 26, 746 – 752 (2003).
[2] P. Quillfeldt, I. J. Strange , G. Segelbacher, J. F. Masello:
Male and female contributions to provisioning rates of Thin-billed prions Pachy ptila belcheri in the South
Atlantic.
Journal of Ornithology 148, 367– 372 (2007).
[3] P. Quillfeldt, R. A. R. McGill, I. J. Strange, J. F. Masello, F. Weiss, P. Brickle, R. W. Furness:
Stable isotope analysis reveals sexual and environmental variability and individual consistency in
foraging of Thin-billed prions.
Marine Ecology Progress Series 373, 137– 148 (2008).
[4] P. Quillfeldt, I. J. Strange, J. F. Masello:
Sea surface temperatures and behavioral buffering capacity in Thin-billed prions, breeding success,
provisioning and chick begging.
Journal of Avian Biology 38, 298 – 308 (2007).
[5] P. Quillfeldt , I. Schenk, R. A. R. McGill, I. J. Strange , J. F. Masello, A. Gladbach, V. Roesch, R. W.
Furness:
Introduced mammals coexist with seabirds at New Island, Falkland Islands, Abundance, habitat
preferences and stable isotope analysis of diet.
Polar Biology 31, 333 – 349 (2008).
[6] P. Quillfeldt, J. F. Masello, I. J. Strange, K. L. Buchanan:
Begging and provisioning of Thin-billed prions Pachy ptila belcheri is related to testosterone and
corticosterone.
Animal Behaviour 71, 1359 – 1369 (2006).
© 2010 Max-Planck-Gesellschaft
w w w .mpg.de
6/7
Jahrbuch 2009/2010 | Quillfeldt, Petra; Masello, Juan Francisco | Dünnschnabel-W alvögel: „Mini-Albatrosse”
messen Klimaw andel im Südpolarmeer
[7] P. Quillfeldt, N. Everaert, J. Buyse, J. F. Masello, S. Dridi:
Relationship between plasma leptin-like protein levels, begging and provisioning in nestling Thin-billed
prions Pachy ptila belcheri.
General and Comparative Endocrinology 161, 171 – 178 (2009).
[8] P. Quillfeldt, M. Poisbleau, O. Chastel, J. F. Masello:
Corticosterone in thin-billed prion Pachy ptila belcheri chicks, Diel rhythm, timing of fledging and
nutritional stress.
Naturw issenschaften 94, 919 – 925 (2007).
[9] P. Quillfeldt, M. Poisbleau, O. Chastel, J. F. Masello:
Acute stress hyporesponsive period in nestling Thin-billed prions Pachy ptila belcheri.
Journal of Comparative Physiology A 195, 91 – 98 (2009).
[10] P. Quillfeldt, G. Ruiz, M. Aguilar Rivera, J. F. Masello:
Variability in leucocyte profiles in Thin-billed prions Pachy ptila belcheri.
Comparative Biochemistry and Physiology A 150, 26 – 31 (2008).
© 2010 Max-Planck-Gesellschaft
w w w .mpg.de
7/7