Wiederholbarkeit und Erblichkeit von Zugmerkmalen beim Alpensegler

 

Wie flexibel können Alpensegler (Tachymarptis melba) ihr Zugverhalten an eine sich verändernde Umwelt anpassen?

Der Vogelzug ist einer der spektakulärsten Phänotypen der Wirbeltierbiologie — und einer der empfindlichsten gegenüber globalen Veränderungen. Um vorherzusagen, wie Zugvögel mit dem Klimawandel zurechtkommen werden, müssen wir wissen, wie flexibel einzelne Individuen ihren Zug von Jahr zu Jahr anpassen können (Wiederholbarkeit) und wie viel der zwischen-individuellen Variation eine genetische Grundlage hat, auf die Selektion wirken kann (Erblichkeit). Für die meisten wildlebenden Arten sind beide Größen noch sehr unzureichend bekannt.

Dieses Projekt nutzt das Langzeit-Studiensystem zum Alpensegler an der Schweizerischen Vogelwarte: Adulte aus mehreren Schweizer Kolonien (Solothurn, Biel, Baden, Luzern) werden seit Anfang der 2010er Jahre mit Light-Level-Geolokatoren und miniaturisierten GPS-Sendern ausgestattet. Zusammen mit dem für diese Kolonien verfügbaren multigenerationalen Langzeit-Pedigree ergibt sich eine seltene Möglichkeit, sowohl die individuelle Flexibilität als auch die genetische Architektur des Zugs in einer vollständig wildlebenden, freien Population zu untersuchen.

 

Hintergrund

Alpensegler sind extreme aerial Migranten: Zwischen den Brutgebieten in Europa und den Nicht-Brutgebieten südlich der Sahara verbringen sie bis zu 200 Tage am Stück im Flug. Sie ernähren sich fast ausschließlich von Fluginsekten und sind daher stark von Wetterbedingungen abhängig — sowohl in den Brutgebieten als auch entlang der Zugroute — für Nahrung und sicheren Flug. Mit zunehmender Erwärmung und größerer Wettervariabilität dürften zentrale Zugentscheidungen (wann aufbrechen, wo überwintern, wann zurückkehren) zunehmend kostspielig sein, wenn sie falsch getroffen werden.

Den Zug bei langlebigen Arten wie dem Alpensegler zu untersuchen, ist besonders wertvoll, weil dieselben Individuen über viele aufeinanderfolgende Jahre und über bedeutsame Ereignisse ihres Reproduktionslebens hinweg verfolgt werden können. So lassen sich Fragen stellen wie:

  • Wie konstant ist der Zug eines Individuums von Jahr zu Jahr?
  • Hängt diese Konstanz vom betrachteten Merkmal ab (z. B. Abflugdatum vs. Wahl des Überwinterungsgebiets)?
  • Wie viel der Variation zwischen Individuen ist erblich und damit Gegenstand evolutiver Veränderung?

 

Ziele

Das Projekt verfolgt zwei sich ergänzende Hauptergebnisse:

  1. Wiederholbarkeit von Zugmerkmalen, auf Grundlage wiederholter Tracks derselben Individuen über mehrere Jahre, um die intra-individuelle Konstanz von Zugzeiten, Routenwahl und Verteilung im Nicht-Brutgebiet zu quantifizieren.

  2. Erblichkeit von Zugmerkmalen, mittels eines bayesianischen quantitativgenetischen Rahmens (“animal model”) auf einem multigenerationalen Pedigree, um die additive genetische Varianz hinter den individuellen Unterschieden zu schätzen und das evolutive Potenzial der Zugphänotypen zu bewerten.

 

Vorgehen

Daten. Das Projekt kombiniert:

  • Langzeit-Tracking-Daten von Light-Level-Geolokatoren, die brütenden Adulten in mehreren Schweizer Alpensegler-Kolonien angelegt wurden.
  • Ein soziales Langzeit-Pedigree für dieselben Kolonien, validiert durch sehr niedrige Raten an Extrapaar-Vaterschaften, das formale quantitativgenetische Schlüsse erlaubt.

 

Erwarteter Beitrag

Diese Arbeit wird eine der ersten integrierten Schätzungen von Wiederholbarkeit und Erblichkeit von Zugmerkmalen bei einem langlebigen, freilebenden aerial Migranten liefern. Durch die Quantifizierung sowohl der individuellen Flexibilität als auch des genetischen Veränderungspotenzials lässt sich besser verstehen, welcher Anteil der Reaktion auf den Klimawandel auf plastische Anpassungen innerhalb von Individuen zurückgeht und welcher auf mikroevolutive Veränderungen zwischen Generationen — eine Frage mit unmittelbarer Relevanz für die Vorhersage von Zugvogelpopulationen im globalen Wandel.

 

Kooperationspartner