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Vorbereitung eines Freilandexperiments
Authors: Selbitschka Werner , Keller Mathias , Pühler Alfred
Published: May 2005

Seit vielen Jahrzehnten werden natürliche Mikroorganismen vom Menschen anwendungsorientiert in der Landwirtschaft genutzt und dabei in großer Menge in die Umwelt ausgebracht. Heute eröffnet die moderne Gentechnik die Möglichkeit, gezielt in das Erbgut von Mikroorganismen einzugreifen und diese für bestimmte Anwendungen zu optimieren. Der Einsatz gentechnisch veränderter Organismen (GVO) im Freiland erfordert eine vorsorgliche Abschätzung der Risiken, die mit der Freisetzung von GVO verbunden sein könnten. Analysen zu möglichen ökologischen Effekten einer Freisetzung von GVO werden nach einem abgestuften Verfahren durchgeführt. Die physikalische Eingrenzung von GVO wird hierbei von Mikrokosmosexperimenten im Labor über Experimente im Gewächshaus bis hin zu Freilandexperimenten im kleinen Maßstab schrittweise reduziert. Der vorliegende Artikel beschreibt Experimente mit leuchtmarkierten Rhizobien, die im Labor unter Einsatz von Mikrokosmen durchgeführt wurden. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse waren Grundlage für die erste gezielte Freisetzung gentechnisch veränderter Mikroorganismen in Deutschland.
Naturschutz im Abseits?
Authors: Plachter Harald
Published: May 2005

Das Bonner Bundesamt für Naturschutz wies Mitte letzten Jahres in einer Veröffentlichung auf die Gefährdung von Arten durch die zunehmende Verwendung von Heilpflanzen hin. Nur ein geringer Teil der Pflanzen, die für Heilzwecke in der Kosmetik‐, Lebensmittel‐ oder der technischen Industrie verwendet werden (die Wirkstoffpflanzen), stamme aus landwirtschaftlichem Anbau. Der Rest werde der Vegetation entnommen, nicht selten unter massiver Ausbeutung und Gefährdung der Bestände der betreffenden Pflanzenarten. Der Import solcher Wirkstoffpflanzen in die Bundesrepublik betrug von 1991–1994 im Durchschnitt 40 000 Tonnen mit einem Wert von durchschnittlich 160 Millionen DM [1]. Den umweltbewußten Verbraucher bringen solche Meldungen in ein unlösbares Dilemma, hatte er doch gerade besonders „natürlich”︁ handeln wollen, als er Naturheilstoffe den synthetischen Medikamenten vorzog. Und hatte man ihm nicht gesagt, daß das Sammeln von Heilkräutern eine wichtige „naturerhaltende”︁ Einkommensquelle für die einheimische Bevölkerung in tropischen Waldgebieten sein würde?
Lebensrecht und Artenschutz
Authors: Schaller Friedrich
Published: May 2005

Wenn man nach dem (über‐)Lebensrecht der Arten fragt, sollte man nicht vergessen, daß auch der Mensch eine solche ist. Allerdings die einzige, die diese Frage überhaupt stellen kann. Sie beinhaltet die präpotente Voraussetzung, daß der Mensch über das Lebensrecht anderer Arten befinden kann und womöglich zu befinden hat. Das ist eine qualitativ einzigartige Kategorie von Seinsbeziehung.
Die Schnecken‐ und Muschelfauna als Objekt der Landeskunde
Authors: von Knorre Dietrich
Published: May 2005

Bedingt durch ihre Biologie, insbesondere jedoch durch ihre enge Bindung an sehr differenzierte Habitate, stellen die Binnenmollusken für landeskulturelle Aussagen eine herausragende Tiergruppe dar. Ihre relativ geringe Ortsbeweglichkeit bei teilweise artspezifisch bedingter erheblicher passiver Verbreitungstendenz ermöglicht es ihnen, in vergleichsweise kurzer Zeit zusagende Lebensräume erfolgreich zu besiedeln. Darüber hinaus erlauben die in subfossilen Ablagerungen vielfach gut erhaltenen Gehäusereste Rückschlüsse zum historischen Faunenwandel. Ausgehend von den paläoökologischen Aussagen, die aus dem Nachweis der einzelnen Arten abgeleitet werden können, ist somit die Rekonstruktion des Landschaftsbildes zu einem konkreten Zeitpunkt möglich. Dies ist besonders wesentlich, um zwischen natürlichen Gegebenheiten und den Veränderungen, die der Mensch bedingt hat, zu unterscheiden.
Die Bedeutung der Insekten für den Natur‐ und Umweltschutz
Authors: Müller‐Motzfeld Gerd
Published: May 2005

Die Insekten sind in Artenfülle und Formenreichtum die zur Zeit dominierende Tiergruppe auf der Erde. Zwar können sie hinsichtlich der Biomasse natürlich nicht mit den autotrophen Produzenten und vermutlich auch nicht mit den reduzierenden Mikroorganismen mithalten, doch ist ihre Bedeutung für die Realisierung des Stoffstromes (Konsum, Destruktion) und den internen Vernetzungsgrad von ökosystemen unbestritten.

Nahezu unbegrenzte Chancen der Nutzung von Insekten als Bioindikatoren für die Testung chemischer Substanzen oder als Biodeskriptoren für den Natur‐ und Umweltschutz ergeben sich aus dem Formenreichtum dieser Gruppe. Eine Pauschal‐Umfrage in der nicht entomologisch vorgebildeten Bevölkerung dürfte in der Reihung jedoch die Bedeutung der Insekten als „Ungeziefer”︁ (Schädlinge, Lästlinge, Krankheitsüberträger und ‐erreger, Nahrungskonkurrenten u. a.) vor die der nutzbringenden Eigenschaften stellen. Wobei eigentlich direkte Nutztiere wie die Bienen als unmittelbare Rohstoffquellen (Honig, Wachs) unter den Insekten in Mitteleuropa doch eher selten sind. Es soll nun versucht werden, die Bedeutung der Insekten für den Natur‐ und Umweltschutz im Zusammenhang mit der Bedeutung der Entomologie als Wissenschaft zu diskutieren, Defizite in der Wissenschaft und der Naturschutzpraxis bezüglich der Insekten aufzuzeigen und ein neues Miteinander von Entomologie und Naturschutz anzuregen.
Molekularbiologie der Sporenträgerentwicklung des Schimmelpilzes Aspergillus nidulans
Authors: Krüger Miriam , Sievers Nicole , Fischer Reinhard
Published: May 2005

Eine zentrale Frage in der Biologie betrifft die Bildung von morphologisch differenzierten Organismen aus totipotenten Zellen, das heißt, wie aus einer befruchteten Keimzelle entsteht ein Wesen aus Tausenden von verschiedenen Zellen mit unterschiedlichen Formen und Funktionen. Diese morphogenetischen Prozesse werden an verschiedenen Modellorganismen studiert. Als solche bieten sich Organismen an, die molekularbiologischen Untersuchungen zugänglich sind, wie der Nematode Caenorhabditis elegans, die Fruchtfliege Drosophilamelanogaster, aber auch die Hausmaus. Besonders niedere Eukaryoten, wie die Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae und der filamentöse Schimmelpilz Aspergillus nidulans, werden als Untersuchungsobjekte für grundlegende Prozesse benutzt.
Kreuzung von Aspergillus nidulans
Authors: Sievers Nicole , Krüger Miriam , Fischer Reinhard
Published: May 2005

Aspergillus nidulans ist ein filamentöser Schlauchpilz (Euascomycet), der ubiquitär im Boden verbreitet ist und auch im Labor sehr leicht kultiviert werden kann. Dieser Pilz eignet sich neben anderen Pilzarten, wie Schizosaccharomyces (die Spalthefe) oder Neurospora (der Brot‐ oder Bäckerschimmel), sehr gut für genetische Untersuchungen. Er kann sich asexuell durch Konidiosporen und sexuell durch Ascosporen vermehren. Der sexuellen Sporenbildung kann eine Paarung unterschiedlicher Stämme vorangehen, was in Kreuzungsexperimenten ausgenutzt wird. Bei einer Kreuzung kann man beispielsweise Mutanten verwenden, die Defekte in Genen der Pigmentbiosynthese aufweisen, wodurch sie leicht phänotypisch unterschieden werden können (Abbildung 1). Die unterschiedlichen Phänotypen treten direkt wieder bei den Nachkommen einer Kreuzung auf, da es sich bei A. nidulans um einen haploiden Organismus handelt. Neben den Mutationen in den Genen für die Pigmentbiosynthese kommen bei A. nidulans viele weitere Mutanten vor, in denen bestimmte Enzyme von Stoffwechselwegen defekt sind. Diese können durch Kultivierung der Stämme auf Selektivmedien festgestellt werden (siehe unten).
Bioaktive Substanzen aus Schwämmen: Gene weisen den Weg bei der Suche nach neuen Arzneimitteln
Authors: Müller Werner E. G. , Schröder Heinz C.
Published: May 2005

Im Litoral der Ozeane und Meere, in den Korallenbänken und Schelfregionen, aber auch in Süßwasserseen und Flüssen findet man sie; die sessil lebenden und sich als aktive Strudler ernährenden Schwämme (Porifera). Sie sind die ältesten vielzelligen Organismen des Tierreichs und haben sich bereits im frühen Kambrium, also vor über 600 Millionen Jahren, entwickelt. Schwämme zeichnen sich durch eine große Vielfalt an Formen aus:

Sie können relativ einfach aufgebaut sein, zum Beispiel schlauchförmig wie der Kalkschwamm Sycon raphanus (Abbildung 1a),

Kugelförmig wie der Badeschwamm Spongia officinalis (Abbildung 1b),

Einen zottenartigen Habitus zeigen wie Verongia aerophoba (Abbildung 1c),

Einem menschlichen Gehirn ähneln wie der Kieselschwamm Geodia cydonium (Abbildung 1d)

Oder bizarre Formen annehmen wie der Glasschwamm Aphrocallistes vastus, dessen filigranes Skelett im Titelbild gezeigt ist.

Im Inneren enthalten die Schwämme ein ausgedehntes System von Kanälen und Kammern, die mit der Körperoberfläche durch Poren in Verbindung stehen. Durch dieses System strömt ständig Wasser, angetrieben durch die Schläge der Flagellen zahlreicher Kragengeißelzellen, welche die Wände der Kammern auskleiden. Schwämme kommen deshalb auch mit ihrem gesamten inneren Gewebe ständig mit dem sie umgebenden Milieu in Kontakt. Sie profitieren also einerseits von dem Vorteil, Nährstoffe direkt durch ihre Zellen aufnehmen zu können, andererseits leiden sie unter dem Nachteil, daß auch schädliche Substanzen direkt auf ihre Zellen einwirken können.
Fangtrichter und Tellereisen: Jäger des Sandes
Authors: Ludwig Peter , Melzer Roland R.
Published: May 2005

„Dämonen des Sandes”︁ nannte W. Wheeler in seinem 1930 erschienenen Buch die Larven der Ameisenjungfern (Myrmeleonidae, Planipennia), die Ameisenlöwen, und die Wurmlöwen (Vermileonidae, Diptera) [10]. Daß sie diesen Namen zu Recht tragen, zeigt ihr außergewöhnliches Verhalten. Unbeweglich lauern sie am Grund eines Fangtrichters auf ihre Beute, die sie mit einer schnellen Bewegung ergreifen. Ähnlich verhalten sich Sandlaufkäferlarven, ebenfalls Räuber des Sandbodens. Sie sitzen in der öffnung einer senkrechten Röhre und springen ihre Beute unvermittelt an. Trockenheit, Winderosion und Nahrungsmangel machen den Sandboden für die meisten Insekten zu einem unwirtlichen Lebensraum. Durch spezielle Anpassungen sind die Larven dieser drei Insektenfamilien jedoch in der Lage, dort zu überleben. Diese Besonderheiten haben schon die Zoologen früherer Jahrhunderte fasziniert.
Biologie und Krankheitsbild des Ebola‐Virus
Authors: Gebinoga Michael
Published: May 2005

In den letzten zwei Jahren geriet das Ebola‐Virus zunehmend in die Schlagzeilen und erregte nach Erscheinung des Buches von Preston „Hot Zone”︁ auch bei breiteren Teilen der Bevölkerung ein großes Interesse. Der folgende Artikel soll die bisher bekannten Fakten zusammenfassen, um eine genauere Einschätzung der potentiellen Gefahren zu ermöglichen. Neben einer kurzen historischen Einführung in die Thematik werden das Krankheitsbild des hämorrhagischen Fiebers und einige Details der Molekularbiologie dieses Virus erläutert. Es gibt noch weitere Familien von Viren, die ein hämorrhagisches Fieber hervorrufen. Dazu gehören das gleichfalls berüchtigte Lassa‐Virus, das Rift‐Valley‐Virus und das Junin‐Virus, um nur einige Beispiele zu nennen. Bei dem Ebola‐Virus handelt es sich neben dem Human Immunodeficiency Virus (HIV) sicherlich um einen der populärsten Vertreter dieser erst vor kurzer Zeit in Erscheinung getretenen „neuen”︁ Viren [11]. Ein Charakteristikum nahezu all dieser „neuen”︁ Viren ist die Verwendung von RNA als Träger der genetischen Information. Damit einher geht die in den meisten Fällen hohe genetische Variabilität dieser Viren und das sich daraus ergebende Potential, allen bisherigen Therapieversuchen zu entkommen.
Quantitative Aspekte der Transkriptionskontrolle in Escherichia coli
Authors: Lutz Rolf
Published: May 2005

Die Kontrolle der Transkriptionsinitiation ist der erste und gleichzeitig wichtigste Schritt, mit dem Organismen ihre Genexpression und damit ihr Proteinrepertoire in der Zelle variieren (siehe Hauptartikel im gleichen Heft). Bei einer Vielzahl prokaryotischer Operons geschieht dies durch negativ und/oder positiv wirkende regulatorische Proteine. Die Aktivität der regulatorischen Proteine hängt wiederum vom physiologischen Zustand der Zelle und dieser natürlich von der Umwelt (Nahrungsquellen, Temperatur usw.) ab. Im allgemeinen reagieren regulatorische Systeme bereits auf kleine änderungen der Umwelt und passen die Zelle jeweils optimal an die vorherrschenden Bedingungen an. Das heißt jedoch, daß die meisten regulatorischen Ereignisse quantitative Verschiebungen existierender Gleichgewichte sind. Um regulatorische Phänomene zu verstehen, ist es daher notwendig, ihre wesentlichen Parameter quantitativ zu erfassen.
Warum sinken kleine Plankter so langsam ab? Eine physikalisch‐ökologische Betrachtung
Authors: Nachtigall Werner
Published: May 2005

Planktonorganismen sind häufig sehr klein und leicht. Ihre Sinkgeschwindigkeiten in ruhendem Wasser sind sehr gering, bei mittelgroßen Formen typischerweise wenige Dezimeter, bei sehr kleinen und leichten wenige Zentimeter pro Tag. Das hat weitreichende ökologische Konsequenzen. Wie kommt es aber, daß kleine Plankter so langsam absinken? Einfache geometrische Beziehungen, Gedankenexperimente und Formelbetrachtungen können helfen, dieses hydrobiologisch bedeutsame Phänomen richtig einzuschätzen.
Stauseen – Tod oder Wiedergeburt der Flüsse?
Authors: Reichholf Josef H.
Published: May 2005

Der Bau von Stauseen stößt vielfach bei Naturschützern und Naturschutzbehörden auf Ablehnung. Vom „Tod des Flusses”︁ wird gesprochen und der (geplante) Eingriff gebietsweise aufs heftigste bekämpft. Andernorts werden hingegen Stauseen unter Naturschutz gestellt, weil sich eine außerordentlich reichhaltige Natur in und an ihnen entwickelt hat. Der Logik des Vorgehens zu folgen fällt mitunter schwer. Doch diese Logik ist zumindest im Hinblick auf faßbare und quantifizierfähige Befunde der Stauseeökologie durchaus vorhanden, und Stauseeprojekte könn(t)en auf der Basis eines ökologischen Bezugssystems bewertet und konzeptionell beeinflußt werden. Voraussetzung hierfürist es jedoch, die anfängliche „Hybridnatur”︁ eines Stausees hinreichend gut zu kennen und sich von festgefügten Vorurteilen zu lösen.
Sag' niemals nie: Neues zum Klonen von Säugetieren
Authors: Petzoldt Ulrich
Published: May 2005

Klonen ist in der Natur ein Synonym Für ungeschlechtliche Vermehrung, nämlich das Erzeugen identischer Kopien durch Teilung, Knospung oder Sprossung. Es ist bei Einzellern, Pflanzen und niederen Tieren weit verbreitet. Höhere Tiere haben diese Form der Vermehrung verloren, genetisch identische Individuen treten nur noch als seltene Ereignisse bei eineiiger Mehrlingsbildung auf. Will man also Säugetiere klonen, so muß man experimentell in die frühe Embryonalentwicklung eingreifen.
Die Besonderheiten frühkindlichen Lernens bei Vögeln
Authors: Bischof Hans‐Joachim
Published: May 2005

Daß Kinder leichter lernen als Erwachsene, ist eine alltägliche Erfahrung, Die Volksweisheit „Was Hänschen nicht lernt, lernt Hans nimmermehr”︁ macht dies deutlich. Der wissenschaftliche Nachweis, daß bestimmte Lernvorgänge, wie das Lernen der Muttersprache oder die Entstehung sozialer Bindungen, vorwiegend in frühen Altersstadien erfolgen, ist dagegen beim Menschen schwer zu führen. Auch die zweite Vermutung, daß solche frühen Lernvorgänge wesentlich stabiler sind, die gelernte Information also nicht so leicht wieder vergessen wird im Vergleich zu dem, was wir als Erwachsene lernen, ist schwer zu beweisen, da wir aus begreiflichen Gründen solche Fragestellungen beim Menschen nicht experimentell angehen können.

Möglicherweise stellen die in der Ethologie schon lange bekannten und gut untersuchten Phänomene der Prägung und des Gesanglernens bei Vögeln brauchbare Modelle für die Sozial‐ oder Sprachentwicklung des Menschen dar. Auch bei diesen findet man eine weitgehende Beschränkung der Lernfähigkeit auf die Zeit der Jugendentwicklung und eine besonders stabile Fixierung der gelernten Information. Bei diesen Modellen ist es möglich, durch Experimente mehr über die Besonderheiten frühkindlicher Lernvorgänge und ihre physiologischen Grundlagen zu erfahren. Ich werde im folgenden, ausgehend von Untersuchungen der sexuellen Prägung, die Prinzipien frühkindlicher Lernvorgänge bei Vögeln herausarbeiten und anschließend diskutieren, wie weit die Befunde am Tiermodell auf den Menschen übertragen werden können.
Die Systematik und Stammesgeschichte der Grünalgen – eine Herausforderung für die Molekularbiologie
Authors: Friedl Thomas
Published: May 2005

Grünalgen sind eine ganz besondere Abstammungslinie cukaryotischer Algen, denn man vermutet unter ihnen die direkten Vorfahren der Moose und Gefäßpflanzen. Sie sind meist mikroskopisch klein und gleichermaßen außerordentlich vielgestaltig wie artenreich. Grünalgen sind weltweit im Wasser (auch im Schnee), auf und in Böden sowie in der Luft verbreite und auch in unterschiedlichen Symbiosen zu finden. In jüngster Zeit haben DNA‐Se‐quenzanalysen von ribosomalen Genen neue Möglichkeiten zur Erforschung ihrer Stammesgeschichte eröffnet, was zu erheblichen Veränderungen in der Systematik der Grünalgen führte.
Aminosäuren – ein Beitrag zur Welternährung
Authors: Kircher Manfred , Leuchtenberger Wolfgang
Published: May 2005

Essentielle Aminosäuren sind Eiweißlig;bausteine, die der menschliche und tierische Stoffwechsel selbst nicht bereitstellen kann. Sie müssen mit der Nahrung aufgenommen werden. Der Bedarf wächst überdurchschnittlich mit den steigenden Ernährungsansprüchen der Weltbevölkerung, die in nur zwölf Jahren von jetzt sechs auf sieben Milliarden Menschen im Jahr 2010 zunehmen wird. Kann der Bedarf von der Agrarwirtschaft oder durch fermentative Herstellung und chemische Synthese gedeckt werden?
Waldgeister der Tropen — die nachtaktiven Lemuren Madagaskars
Authors: Zimmermann Elke
Published: May 2005

Die Affen Madagaskars sind die Lemuren. Sie haben den Namen der römischen Totengeister von französischen Forschungsreisenden des 17. Jahrhunderts wohl deshalb erhalten, weil viele von ihnen im Dunkeln der Nacht durch die Wälder streifen und dabei oft laut und furchteinflößlig;end rufen, und weil ihre Augen beim Anleuchten wegen des rötlich reflektierenden Tapetum lucidum regelrecht aufgühen. Erst in den letzten Jahren gelang es, durch Langzeitprojekte auf Madagaskar und begleitende Untersuchungen bei der Haltung in menschlicher Obhut etwas Licht in die Artendiversität, Verbreitung und Lebensweise der noch wenig bekannten nachtaktiven Vertreter dieser einzigartigen, von der Ausrottung bedrohten Halbaffengruppe zu bringen.
Rotes, grünes, blaues und rosafarbenes Blut: Funktion von Atmungsproteinen bei wirbellosen Tieren
Authors: Paul Rüdiger J.
Published: May 2005

Der Transport von Sauerstoff ist eine wichtige Aufgabe des Blutes. Es werden Atmungsproteine benötigt, da Sauerstoff im Gegensatz zu Kohlendioxid nur schwer in wäßlig;rigen Medien zu lösen ist. Die Verbesserung der Löslichkeit ist aber nicht die einzige Funktion dieser Eiweißlig;moleküle beim Sauerstofftransport. Aufgrund ihres speziellen Sauerstoffbindungsverhaltens besitzen sie so etwas wie eine „Pufferfunktion für Sauerstoff”︁: Sie stabilisieren den Sauerstoffpartialdruck im peripheren Blut und halten damit die treibende Kraft für den Sauerstofftransport vom Blut in die Zellen aufrecht. Darüber hinaus können sie aber noch weitere, nicht mit dem Sauerstofftransport verknüpfte Funktionen im Blut wahrnehmen. Im Laufe der Erdgeschichte haben sich für diese Aufgahen vier verschiedene Molekülarten entwickelt. Neben den Hämoglobinen und den nah verwandten Chlorocruorinen treten bei wirbellosen Tieren auch Hämocyanine und Hämerythrine auf. Funktionelle Gemeinsamkeiten und Unterschiede sollen im folgenden genauer betrachtet werden.
Lotus‐Effekt und Autolack: Die Selbstreinigungsfähigkeit mikrostrukturierter Oberflächen
Authors: Barthlott W. , Neinbuis C.
Published: May 2005

Die heilige Lotusblume gilt in den asiatischen Religionen als Symbol der Reinheit: Makellos sauber entfalten sich die Blätter aus dem Schlamm der Gewässer. Dieses Phänomen der Selbstreinigung wurde im Detail untersucht und gewährt erstaunliche Einblicke in die Möglichkeiten der Natur, sich gegen den allgegenwärtigen Schmutz, aber auch gegen Pathogene zu wehren. Es zeigt sich darüber hinaus, daßlig; es möglich ist, künstliche Oberflächen mit vergleichbaren Eigenschaften zu entwickeln, etwa durch die Oberflächenbehandlung von Gebäudefassaden oder Autos, die selbst starkem Regen und Verschmutzungen standhalten oder beides abweisen. Dieses dürfte nur noch ein Frage der Zeit sein.
Ozon – ein Risikofaktor für Bäume und Wälder?
Authors: Matyssek Rainer
Published: May 2005

Ozon (O3) wird hinsichtlich seiner direkten und indirekten Einwirkung auf Pflanzen diskutiert (Abbildung 1). Die indirekte Einwirkung resultiert aus der seit mehreren Jahren beobachteten Zerstörung der Ozonschicht in der Stratosphäre (Ozonloch). Aufgrund dieses O3‐Abbaus gelangt die schädigende UV‐B‐Strahlung in erhöhtem Maßlig;e zur Erdoberfläche. Direkt als Gas wirkt Ozon in der bodennahen Troposphäre auf Pflanzen ein, hier vor allem aufgrund einer erfolgten O3‐Anreicherung. Beide Wirkungspfade werden durch anthropogene Luftverunreinigungen vermittelt. Die folgende Abhandlung betrachtet die Wirkung des troposphärischen Ozons auf Pflanzen.
Benthosforschung im Südpolarmeer: Störung schafft Vielfalt
Authors: Gutt Julian , Storch Volker , Amtz Wolf E.
Published: May 2005

ANT XV/3, wie es nüchtern im technischen Sprachgebrauch heißt, ist abgeschlossen. Diese Expedition des Forschungseisbrechers „Polarstern”︁ (Abbildung 1) begann ann 13. Januar 1998 in Kapstadt (Sädafrika), führte uns in die Packeiszone des sädöstlichen Weddellmeeres im atlantischen Sektor des antarktischen Ringozeans und endete am 26. März in Punta Arenas (Chile). Die einzigartige Tierwelt auf dem bis 500 m tiefen antarktischen Kontinentalsockel ist stellenweise so unglaublich reich an verschiedenen systematischen Gruppen und Lebensformen, daßlig; wir noch während der Expedition beschlossen, einige von uns als besonders interessant empfundene Ergebnisse einem breiten Leserkreis vorzustellen.
Et in scientia ego! Von ästhetischen Momenten und Poetischen Potentialen der Wissenschaft
Authors: Fischer Ernst Peter
Published: May 2005

Irgendwie wird niemand mehr richtig glücklich mit der Wissenschaft, so erfolgreich sie auch ist und so sehr unsere alltäglichen Verrichtungen von ihren Ergebnissen und Lieferungen auch abhängen. Das Verständnis der öffentlichen Beobachter nimmt trotz aller Bemühungen nicht zu, sondern ab, und die professionellen Betreiber sehen sich unentwegt nach ihrer Verantwortung gefragt und in ethische Debatten verstrickt. Die ursprüngliche Idee, daß Wissenschaft nur gut sein kann, hat massiv an Überzseugungskraft verloren, und dieser Verlust tritt deshalb besonders deutlich hervor, weil man spürt, wie die alte Basis der Rationalität brüchig geworden ist, ohne einen neuen Grund zu erkennen, auf den man in Zukunft bauen kann. Dabei übersehen wir ein Fundament, auf dem Menschen immer schon gestanden haben und zu dem sie also auch zu jeder Zeit wieder zurückkommen können.
Mikrohabitat Pflanzengalle: Das Zusammenleben von Gallmxsücken und Pilzen
Authors: Kehr Virginia , Kost Gerhard
Published: May 2005

Gallmücken (Cecidomyiidae) sind unter den Insekten die häufigsten Verursacher von Vergallungen an Pflanzen. Diese morphologischen Veränderungen von Pflanzenteilen sind die Folge begrenzter Wachstumsreaktionen des Pflanzegewebes (Hypertrophien). Gallen sind nicht nur Lebensräume des Gallinsektes, sondern stellen Mikroökkosysteme dar, in denen sich Beziehungen zwischen dwen beteiligten Organismen abspielen können.

Eine sowohl für Entomologen als auch für Mykologen besonders interessante Sonderform dieser Lebensgemeinschaften sind Pflanzengallen, in denen neben dem Gallerreger regelmäßig das Mycel bestimmter Pilze zu finden ist (Abbildungen 1a und b). Untersuchungen an der Fruchtgalle der Gallmücke Asphondylia melanopus an Wiesen‐Hornklee (Lotus corniculatus) deuten darauf hin, daß das Zusam menleben von Insekt und Pilz alles andere als zufällig ist.
Struktur, Funktion, Biogenese und Evolution des Photosystems II
Authors: Oelmüller Ralf , Meurer Jörg , Pakrasi Himadri
Published: May 2005

Das Photosystem II (PSII) ist der größte Pigment‐Protein‐Komplex in der Thylakoidmembran höherer Pflanzen, in eukaryotischen Algen und in prokaryotischen Cyanobakterien. Seine Funktion besteht in der Übertragung von Elektronen von Wasser auf Plastochinone, wobei Sauerstoff freigesetzt wird. Die Energie für diese Reaktion wird vom Sonnenlicht geliefert, welches über eine große Anzahl von Pigmenten (Chlorophylle, Carotinoide, Physcobiline) absorbiert wird. Nach deren Anregungen wird die Energie auf ein besonderes Chlorophyll, das P680 im Reaktionszentrum, weitergeleitet. Danach werden eine Reihe von Redoxreaktionen ausgelöst, die letztendlich zur Synthese von ATP und NADPH an der Photosynthesemembran führen. Die Sauerstoff‐freisetzende (oxygene) Photosynthese scheint vor mehr als 3,8 Millionen Jahren etabliert worden zu sein, und die wesentliche Organisation und die Struktur des PSII sind während der Evolution des Pflanzenreichs weitgehend erhalten geblieben.

In eukaryotischen Organismen (Pflanzen und eukaryotischen Algen) befinden sich die Gene für die PSII‐Protein teilweise im Plastidengenom (Plastom) und teilweise im Kerngenom (Tabelle 1). Der Grund könnte folgender gewesen sein: Die im Zellkern vorhandenen Gene codieren entweder Komponenten, die au f der prokaryotischen Ebene noch nicht vorhanden waren (beispielsweise die luminalen 23 und 16 Kilodalton (kDa) Polypeptide), oder sie wurden vom cyanobakteriellen Genom nach der Endosymbiose in den Zellkern übertragen (beispielsweise das luminale 33 kDa Protein, siehe unten). Durch die Aufteilung der genetischen Information auf die beiden Kompartimente konnte die Symbiose stabilisiert werden, da der Eindringling nun nicht mehr unabhängig vom Wirt leben konnte. Obwohl die Mechanismen, welche die Expression der im Zellkern und in der Plastide codierten Gene steuern, sehr unterschiedlich sind und die Kopienzahlen der einzelnen Gene zwischen 1 und 10000 schwanken können, ist es erstaunlich, daß eine derartig effiziente Regulation der Expression und der Zusammenlagerung (Assemblierung) des Komplexes stattfindet.

In diesemk Artikel sollen Form, Funktion, Biogenese und Evolution des PSII‐Komplexesd von prokaryotischen blaugrünen Algen, Grünalgen und höheren Pflanzen verglichen werden. Weiterer Schwerpunkt ist die Lokalisation und Expression von Genen, die für Strukturkomponenten vom PSII codieren. Schließlich wird noch auf solche Komponenten eingegangen, die regulatorische Funktionen beui der Assemblierung dieses Multiproteinkomplexes besitzen.
Mikroorganismen reinigen Abwasser von giftigen Quecksilberverbindungen
Authors: Wagner‐Döbler Irene
Published: May 2005

Quecksilber und seine Verbindungen haben trotz ihrer Giftigkeit vielfältige medizinische und industrielle Anwendungen. Die Nutzung des Quecksilbers durch den Menschen hat jedoch erhebliche Umweltbelastungen, insbesondere quecksilberbelastete Abwässer und Böden, zur Folge, die auch mit physikalisch‐chemischen Sanierungsverfahren nicht befriedigend beseitigt werden können, da die Verfahren häufig teuer oder nicht spezifisch genug sind. Mikroorganismen haben im Laufe ihrer Evolution einen Mechanismus entwickelt, um Quecksilberverbindungen zu entgiften. Er beruht auf den Aktivitäten von zwei durch das mikrobielle mer‐Operon codierten Enzymen, Quecksilberreduktase und Quecksilberlyase, die in der Lage sind, Organoquecksilberverbindungen und ionuisches Quecksilber in metallisches Quecksilber zu überführen. Die mikrobielle Quecksilberreisistenz kann eingesetzt werden, um quecksilberhaltige Abwasserströme mittels eines einfachen, umweltfreundlichen Verfahrens zu reinigen.

Innenansicht einer Chlor‐Alkali‐Elektrolyseanlage zur Gewinnung von Chlor und Natronlauge nach dem Amalgamverfahren. Bei diesem Prozeß wird auch heute noch in großem Umfang Quecksilber eingesetzt. In den Elektrolysezellen dieser Halle befinden sich insgesamt etwa 50 Tonnen Quecksilber.
Schädlich oder umweltverträglich: Müllheizkraftwerk‐Schlacke – ein Zankapfel zwischen Ökologie und Ökonomie
Authors: Gimmler Hartmut , Fuchs Birgit , Track Christina
Published: May 2005

Nach dem Grundsatz “Vermeiden geht vor Wiederverwertung oder Recycling und letzteres vor Ablagerung auf einer Deponie”, schreibt das Kreislaufwirtschafts‐ und Abfallgesetz 3 zwingend die Wiederverwertung von Wertstoffen vor. Schlacke aus Müllheizkraftwerken (MHKWs) wird vom Gesetzgeber als ein Wertstoff klassifiziert und unterliegt damit dem Wiederverwertungszwang. Verwendung findet die MHKW‐Schlacke im Straßenbau als Ersatz für Sand und als Versatzmaterial in au fgelassenen Bergwerken. Während der letztere Verwendungszweck relativ unumstritten, wenn auch sehr teuer ist, stößt der erstere auf herbe Kritik seitens ökologisch orientierter Gruppen, insbesondere wegen des hohen Schwermetallgehalts der MHKW‐Schlacke. Dieses geschieht unbeschadet der Tatsache, daß der Einsatz von Schlacke als Baumaterial starken Einschränkungen unterliegt, die insbesondere einen Kontakt der Schlacke mit Grundwasser und Niederschlägen und damit eine Elution ausschließen ‘6’. In Zukunft dürfte die Schlackeproblematik noch mehr als bisher Gegenstand umweltpolitischer Disku ssion sein, da ab dem Jahre 2005 alle herkömmlichen Hausmülldeponien für unverbrannten Restmüll de facto geschlossen werden. Dieses wird zwangsweise zu einer vermehrten Verbrennung von Restmüll und somit zu einer verstärkten Schlackeproduktion führen. Damit erhebt sich erneut die Frage nach der Wiederverwendung von Schlacke und damit nach ihrer Umweltverträglichkeit. Als sowohl ökonomisch als auch ökologisch vertretbare Alternativen stehen bislang nur neue kostengünstige Formen der Deponierung im Raum. Der folgende Artikel befaßt sich mit dem Pro und Contra der Wiederverwendung von MHKW‐Schlacke aus Sicht der Pflanzenphysiologie und gibt eine Übersicht über die Streßfaktoren, denen Pflanzen bei der Kultur auf Schlacke ausgesetzt sind.
Gelatinöses Zooplankton – materialsparende Leichtbauweise im Ozean
Authors: Schneider Gerald
Published: May 2005

Die fossile Überlieferung aus den letzten präkambrischen Jahrmillionen deutet darauf hin, daß gelatinös organisierte Formenj, also quallenähnlich gebaute Organismen, die das marine Pelagial (den freien Wasserkörper des Meeres) besiedelten ‘3’. Was sie dort vorfanden war jedoch wenig labensfreundlich. Zwar wimmelte das Meer von bakterien und Protozoen, aber im wesentlichen waren die riesigen Wasserräume leer und unbesiedelt. Crustaceen und andere Organisationsformen waren ‐ wenn die Befunde stimmen ‐ noch in der Entwicklungsphase beziehungsweise noch nicht zu der pelagischen Lebensweise übergegangen. Wie überlebten die quallenförmigen Organismen in dieser Umwelt, und warum leben sie noch heute in allen Bereichen des Meeres, von der Flach‐ bis in die Tiefsee, von den Polen bis zu den Tropen? Der pelagische Lebensraum beinhaltet Tausende von Arten, die viel “höher” organisierten Gruppen angehören, die schneller und kräftiger sind. Wieso wurden die gelatinösen Plankter nicht in irgendeine skurrile Nische gedrängt oder über die Konkurrenz völlig ausgeschaltet? Mögliche Antworten auf diese Fragen finden wir in der Gegenwart.
Extrem saure Seen in Deutschland
Authors: Steinberg Christian , Fyson Andrew , Nixdorf Brigitte
Published: May 2005

Seen mit Wasser, so sauer wie verdünnte Essigsäure, so sauer wie manche Kraterseen, gibt es solche Seen in Deutschland? Ja, sie gibt es, und zwar sogar recht zahlreich in den alten und vor allem in den neuen Bundesländern. Alle diese Seen sind künstlicher Natur und treten im Zusammenhang mit dem Abbau von Bodenschätzen auf. Durch diesen Vorgang werden tiefere Schichten des Deckgebirges belüftet und mit Wasser versorgt, so daß eine chemische und vor allem mikrobiologische Oxidation von reduzierten Schwefelkver bindungen (Sulfiden) einsetzen kann. Dieselben Vorgänge laufe auch auf und in den Abraumhalden ab. Sulfide sind sehr häufige Begleiter von Braun‐ oder Steinkohlevorkommen. Ein wesentlicher Teil der Wasserkontaminationen im mitteldeutschen und Lausitzer Raum ist in der Tat mit der Braunkohleförderung verbunden. Ferner sind die meisten, abbauwürdigen Metallvorkommen ebenfalls in sulfidischen Erzen zu finden, so daß deren Abbau zu denselben Oxidation führt, die international als Als Mine Drainage bezeichnet werden.
Blaue Liste
Authors: Steininger E. , Türkay Michael
Published: May 2005

Die Vielfalt des Lebens zu beschreiben, zu verstehen und zu bewahren gehört zu den wichtigsten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Dies ist mittlerweile auch auf allen Ebenen, regional, national wie international, erkannt und wird prioritär behandelt. Senckenberg ist in Deutschland eines der größten Institute, das diese Aufgabe mit neuem Schwung angeht. Die dabei entwickelte Infrastruktur steht getreu den Grundsätzen der “Blaue‐Liste‐Finanzierung” dem ganzen Land zur Verfügung.
Die historische Entwicklung der Pflanzenzüchtung in Deutschland: das Beipiel der Öpflanze Raps
Authors: Röbbelen Gerhard
Published: May 2005

Für einen landwirtschaftlichen Anbau in Deutschland ist die Entwicklung von traansgenen Sorten beim Winterraps zur Zeit am weitesten gediehen, weshalb das Thema Gentechnik für diese Pflanzenart besondere Aktualität besitzt. Überdies erfolgt die züchterische Sortenentwicklung bei jeder Kulturpflanze prinzipiell in denselben Schritten. Es erscheint hilfreich, sich diese an einem erfolgreichen Beisiel zu vergegenwärtigen, will man die neuen Methoden der Biotechnologie mit den bisher in der Pflanzenzüchtung gebräuchlichen vergleichen und sachgerecht bewerten.
Perspektiven molekularer Pflanzenzüchtung
Authors: Friedt Wolfgang , Lübs Wilfried
Published: May 2005

Primäre Aufgabe der Pflanzenzüchtung ist es, Sorten zu schaffen, die unter den jeweils gegebenen hohe und stabile Erträge mit der jeweils geforderten Qualität des Ernteproduktes liefern. In methodischer Hinsicht ist Pflanzenzüchtung die konsequente Anwendung genetischer Grundlagen, wie der Mendel'schen Vererbungsregeln und der Gesetzmäbigkeiten der quantitativen Genetik. Während die Methoden der klassischen Pflanzenzüchtung in Abhängigkeit von den botanischen Gegebenheiten der zu bearbeitenden Kulturpflanzen im wesentlichen auf der Anwendung qualitative und quantitativgenetischer Gesetzmägkeiten beruhe, haben in den vergangenen Jahren insbesondere Zell und molekularbiologische Methoden ‐ zusammenfassend als “Biotechnologie” bezeichnet ‐ verstärkt Eingang in die praktische Pflanzenzüchtung gefunden. Ihre Nutzung eröffnet neue Wege.
Anwendung der „Grünen Gentechnik”︁ ohne ökologische Risiken?
Authors: Brandt Peter
Published: May 2005

Generell ist der Markt für gentechnisch veränderte Pflanzen und daraus hergestellte Produkte in den letzten Jahren gewachsen. In Deutschland zeigen sich indessen eher verhaltene Auswirkungen dieser Entwicklung ‘3’. Die wirtschaftliche Entfaltung der Gentechnik und Biotechnologie ist in Deutschland noch gering. Als ein Maß für den Entwicklungsstand der Gentechnik in der Pflanzenzüchtung ‘2’ und damit unter anderem auch deren Auswirkung auf die Futter‐ und Lebensmittelproduktion kann die Anzahl von Freisetzungsvorhaben mit gentechnisch veränderten Organismen (GVO) gelten. Von den rund 1300 Freisetzungsvorhaben im Bereich der EU entfallen 90 auf Deutschland. Im Vergleich zu den anderen EU‐Mitgliedsstaaten rangiert Deutschland damit auf dem siebenten Platz.
Farbcodiertes 3D‐Sehen–Experimente mit der „ChromaDepth„‐Brille
Authors: Wolf Rainer , Ucke Christian
Published: May 2005

Es ist schon erstaunlich: Man setzt sich eine einfache Brille auf, die als “Gläser” zwei farblose Folien enthält, und schon spielt die räumliche Sehwelt verrückt. Farbige Felder in bunt gemusterten Flächen springen in der Wahrenhmung auf uns zu, und andere weichen zurück. Betrachtet man eine Person vor dunklem Hintergrund, die einen roten Pullover and eine blause Hose anhat, so sieht man die obere Hälfte viel näher als die untere. Und noch verrückter: Ähnlich wei bei Michael Endes “Scheinriese” Tur‐Tur ‘1’ nimmt der Tiefeneindruck zu, je weiter man sich von dem betrachteten Objekt entfernt. Wie kommt dieser Effekt zustande?

Das Grundprinzip der ChromaDepth‐Brille (C3DTM glasses), die von der Firma Chromatek in Georgia/USA hergestellt wird, ist die Farbdispersion: Rotes Licht wird durch das Gitter der brillenfolie stärker seitlich abgelenkt (gebeugt) als blaues Licht (Abbildung 1). Das dies für beide Augen gegensinnig erfolgt, ergeben sich Bildunterschiede zwischen rechtem und linkem Auge; Disparitäten, die das Sehsytem im Gehirn wie gewohnt als Raumtiefe deutet(Farbtiefeneffekt, Abbildung 2) Deshalb seiht man mit der ChromaDepth‐Brille bunt gemusterte Flächen räumlich, genauer formuliert: Setzt man die Brille auf, so springen die Bilder, die wir mit unseren beiden Augen sehen, etwas aufeinander zurote Bildteile mehr, blaue weniger, Die Folge ist: Vor dunklem hintergrund erscheinen rote Flachen näher als blaue. Vor hellem Hintergrund ist es genau umge Kehrt: Rot erscheint hinter Blau. Das Ausmaß der wahrogenommenen Tiefe ist beträchtlich. So scheint der rote Fleck eines Laser‐Pointers, auf eine vier Meter entfernte weiße Wand fällt, 110 Zentimeter vor dieser Wand in der Luft zu schweben. Im einzelnen kan der Sachverhalt sehr kompliziert sein. Auch wenn wir meinen, eine bestimmte Farbe zu sehen, handelt es sich in Wirklichkeit meist um ein kompliziertes Gemisch verschiedener Wellenlängen, die alle mit der ChromaDepth‐Brille auseinan‐dersortiert werden und ganz unerwartete Tiefenstaffelungen erzeugen können.
Wie können Pflanzen eine Selbstbefruchtung vermeiden?
Authors: Naß Norbert
Published: May 2005

Scheinbar hat es Vortelie, Zwitter zu sein. Die Erstbesiedlung neuer oder gestörter lebensräume wird durch die Möglichkeit zur Selbstbefruchtung vereinfaht oder bei Abwesenheit von Sexualpartnern sogar erst möglich. Aus einem einzigen Samen einer selbstbestäubenden Pflanze kann sich bei gleichzetig hoher Reproduktionsrate, schnell eine große Population aufbauen. Viele kleine Brassicaceen (Kreuzblülter), wie etwa die Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana, sind dafür gute Beispiele. Doch uneingeschränkte Selbstbefruchtung hat offensichtliche Nachtelie. Ungünstige Mutationen häufen sich im Genom an, und die durch Durchmischung des Erbgutes bewirkten heterosiseffekte entfalten sich nicht. Daher finden sich in etwa der Hälfte aller pflanzenfamilien Arten, bei denen Selbstbefruchtung (Autogamie) ausgeschlossen ist ‘5’. Verbreitete Mechanismen, die eine Allogamie (Frembdefruchtung) begünstigen, sind unterschiedliche Reifezeitpunkte und ‐orte der weiblichen und mänlichen gameten auf einer Pflanze oder die Diözie (Zweihäusigkeit), bei der weibliche und männliche Gameten auf unterschiedlichen Individuen gebildet werden. Weiterhin gibt es eine Vielzahl morphologischer Barrieren, die das zufällige Bestäuben mit dem eigenen Pollen behindern und Pflanzen häufig an Tiere als Pollenüberträger von Blüte zu Blüte binden. “Echte” selbstinkompatible pflanzen können den eigenen Pollen oder den der “näheren Verwandtschaft” erkennen und abn der Befruchtung hindern, sie sind aber nicht etwa steril, wie der früher gebrächliche Begriff Selbststerilität nahelegte, da sie fertile Gameten bilden. Erkannt wurde das Phänomen schon 1764 von Köreuter für die Königskerze Verbascum phoenichicum, doch die erste eingehende Analyse und Zusammen fassung dieser Daten und eigener Befunde erfolgte später (1867) durch Charles Darwin. Er erkannte als erster, daß die beobachtete Unfruchtbarkeit durchaus als “Begabung” angesehen werden kann.

Viele landwirtschaftlich genutzte Arten sind heute selbstkompatibel, weil im Laufe ihrer Kulturgeschichte die Selbstinkompatibilitäts‐ Mechanismen verlorengegangen sind oder bewuß darauf verzichtet wurde. Dies hat gute Gründe: Einer davon ist vor allem eine Ertragssteigerung durch die ungehinderte (Selbst‐) Befruchtung. Allerdings ist mit solchen Pflanzen die Produktion von Hybridsaatgut zur, “Handarbeit” des Züchters geworden. Im Zeitalter teurer menschilcher Arbeitskraft hat daher jede Art von Pollensterilität nicht zu unter schätzende wirtschaftliche Bedeutung gewonnen. Die (Rück‐) Übertragung eines funktionierenden Selbstinkomatibilitätssystems auf kulturpflanzen erscheint hier als ein Lösungsweg, insbesondere da solche Pflanzen weiterhin fertilen Pollen produzieren könnten, also nicht steril wären. Allerdings ist man heutzutage noch zu weit von einem umfassenden Verständnis der natürlichen Selbstinkompatibilitäts Systeme entfernt, um deren übertragung auf selbstkompatible Methoden, erreichen zu Können.
Das wachsende Auge – ein optisches System mit Autofokus
Authors: Schaeffel Frank
Published: May 2005

Nur bei wenigen Wachstumsprozessen wird eine so groß Genauigkeit gefordert und erreicht wie bei der Abstimmung der Augenlänge auf die Brennweite von Linse und Hornhaut. Wenn das Auge um nur ein Prozent zu lang ist, besteht bereist eine Kurzsichtigkeit (Myopie) von fast einer Dioptrie (dpt). Dabei fällt die Sehschärfe in der Ferne auf etwa ein Drittel. ab. Ist das Auge daggen zu kurz (Weitsichtigkeit‐Hyperopie), so kann man zwar in der Ferne meist noch gut sehen, aber die Arbeit in der Nähe wird schwierig, weil mehr Akkommodation aufgebracht werden muß. Die hat nichts mit der “Alterweitsichtigkeit” (Presbyopie) zu tun, wo zwar der Bau des Auges normal ist, aber der altersbedingte Verlust der Akkommodation scharfes Sehen in der Nähe unmöglich macht.

Beim Menschen, einigen Afen und Vögeln erreicht die Abbildungsgüte im Bereich der Stelle des schärfsten Sehens (Fovea) die Grenze der physikalischen Möglichkeiten. Nicht optische Schwächen oder Ungenauigkeiten im Bau des Auges, sondern die Lichtbeugung an der Pupille, die zwangsläufig aus den Welleneigenschaften des Lichtes folgt, begrenzen weitere Auflösung. Es ist schwer vorstellbar, wie diese Genaukeit erreicht werden kann, wenn nicht eine Steuerung des Wachstums durch einen rückgekoppeltn Regelkreis erfolgt, der sein Fehlersignal aus dem Netzhautbild entnimmt. Bis vor wenigen Jahren herrschte dennoch die Meinnung vor, daß das Augenlängenwachstum weitgehend genetisch bestimmt ist. Inszwischen ist aber durch Experimente mit brillentragenden Hühnern und Affen gezigt worden, daß “normale” Seherfahrung tatsächlich Voraussetzung für genaues Wachtsum ist. Die zugrundeliegenden Mechanismen sind noch nicht vollständig aufgeklärt, ber bisherige Ergebnisse lassen Schlüsse über mögliche Ursachen von Kurzsichtigkeit zu.
Blaue Liste Institute
Authors: von Bodungen Bodo
Published: May 2005

No Asbstract.
Induzierbare Verteidigungsmechanismen
Authors: Kublmann Hans‐Werner
Published: May 2005

Zu en vielen Schutz‐ und Verteidigungsstrategien, die von den Organismen entwickelt wurden, um dem Gefressenwerden zu entgehen, Zählen ein sperrigerwerden der Individuen, die Bildung von Panzern, Stacheln und Dornen, das Produzieren und Speichern von schwerverdaulichen Stoffen und Giften, aber auch die Entwicklung eines komplexen verhaltensrepertoires zur Vermeidung von Freßfeinden ‘8’. Bis zur dieses Jahrhunders glaubte man, daß die der Verteidigung dienenden Maßnahmen dauerhaft seien, also im Laufe der Evolution entstanden sind und im Verlauf ddes Lebens eines Individuums zu einem bestimmten Zeitpunkt zur Ausprägung, gelangen, unabhängig von der gerad herrschenden Bedrohung. Heute wissen wir, daß neben einer solchen kionstitutiven Verteidigung in vielen Organismengruppen auch induzierbare Verteidigungsmechanismen existieren, welche nur dann wirksam werden wenn Freßfeinde im Biotop in größerer Dchte auftreten und somit eine ernstzunehmende Bedrohung darstellen. Das Spektrum induzierbarer Feindabwehrmechanismen ist der Palette der kionstitutiven Abwehrmaßnahmen dabei durchaus sehr ähnlich. Der entscheidende Unterschied ist jedoch der, daß der bedrohte Organismus erst auf ein bestimmtes Signal hin von seinem genetisch festgelegten Schutzmechanismus Gebrauch macht. Dadurch werden die Kostenfür die Feindabwehr minimiert. Neben physikalischen Signalen (wie Licht und Temperatur), welche dem Organismus indirekt Auskunft über den Grad einer aktuellen Bedrohung geben können, spielen von den Freßfeinden abgegebene chemische Signale (Kairomone) eine entscheidende Rollen als Auslöser der induzierbaren Verteidigungsmechanismen. An der Aufklärung der chemischen Natur der Kariomione wird zur Zeit intenxiv gearbeitet.
Fremdgehen mit Folgen. Untersuchungen zum Fortpflanzungsverhalten von Kohlmeisen mit Hilfe des DNA‐Fingerprinting
Authors: Lubjubn Thomas
Published: May 2005

Früher wurden über 90% aller Vogelarten als monogam klassifiziert, also als in Einehen lebend ‘5’. Manhatte zwar auch schon damals vereinzelt beobachtet, daß es bei einem Teil dieser Arten manchmal zu Kopulationen mit anderen Individuen als dem Paarpartner kommen kann, maß diesem Verhalten jedoch keine größere Bedeutung bei. Man dachte vielmehr, daß es sichhierbei um eine Art krankhaftes Verhalten handele. Dises Ansicht änderte sich erst, als verschiedene Methoden von Elternschaftsnachweissen gezielt auch bei Vögeln angewenden wurden, um damit Jungtiere zu identifizieren, die aus solchen “Fremdkopulationen resultieren”. Dabei stellte sich heraus, daß die Häfigkeit dieses Verhaltens aufgrund der wenigen Beobachtungen stark unterschätzt worden war und daß bei einer beeinduruckenden Zahl von Vogelarten mit einem monogamen paarungsssytem Jungtiere zu finden sind, die nicht von dem Männchen abstammen, welches die Brut versorgt ‘1’.

Die Untersuchungsergebnisse werfen eine Reihe weiterführender evolutionsbiologischer Fragen auf. So stellt sich unter ande rem die Frange nach dem Anpassungswert, halb des Paarbundes. Während der Nutzen f¨︁r die Männchen auf der hand zu liegen scheint, sie können durch, “Fremdkopulationen” die Anzahl ihrer Nachkommen erhöhen, ist der evlutionsbiologische Vorteil für die Weibchen nicht nämlilck durch Ko pulationen außerhalb des Paarbundes normalerweise nicht die Anzahl ihrer Nachkommen steigern. Sie erhöhen durch Kopulationen mit einem anderen Männchen allenfalls die genetische Variabilität ihree Nachkommen.

Ein weiterer Fragenkomplex ergibt sich durch den Umstand, daß brutpflegende Männchen vermeiden sollten, für Jungtiere zu sorgen, die nicht von ihnen selbst stammen. Dises Erwartung basiert darauf, daß Brutpflege gewöhnlich mit Kosten (Enegie und Zeit) verbunden ist: Wenn die Männchen für Jungtiere sorgen, die nicht von ihnen selbst stammen, dann reduzieren sie auf längere Sicht ihren eingene Fortpflanzungserfolg.

Im fogenden Aufastz soll versucht werden, die beiden genannten Fragenkomplexe beispielhaft an Untersuchungsergebnissen zum Paarungsverhalten von Kohleisen zu vertiefen. Dabei soll zunächst gezeigt werden, wie mit Hilfe moderner molekulargenetischer Methoden, namentlich dem DNA‐Fingerprinting, das Fortpflanzungsverhalten einer Vogelart analysiert werden kann, um dann anschließend auf die eben genannten evolutionsbiologisch relevanten Aspekte einzugehen.
Blaue Liste Institute
Authors: Steinberg Christian , Pflugmacher Stephan , Mehner Thomas
Published: May 2005

Der Nachhaltigkeitsgedanke bei der Nutzung der Natur ist, zumindest als Begriff, jedermann bewußt. Daß es selbstverständlich auch nicht‐nachhaltige Umweltnutzungen gibt, wird uns klar, wenn wir an die überdüngten, blaualgen verseuchten Gewässer insbesondere in den neuen Bundesländern denken, uns die Hochwässer in den süddeutschen Flüssen dieses Frühjahrs vor Augen führen, durch die Braunkohletagebau‐Regionen Mitteleuropas fahren oder uns die Wasser‐ oder Winderosionsprobleme in deutschen Landschaften vergegenwärtigen. Dies sind nur einige, willkürlich zusammengestellte Beispiele. Das Institut für Gewässerökologie (IGB) versucht, den Gedanken der nachhaltigen Bewirtschaftung von Binnengewässern zu präzisieren und in aktuelle Forschungsarbeiten umzusetzen.