Schwarzlippen-Pika (Ochotona curzoniae)
Zoologen haben herausgefunden, wie Schwarzlippen-Pikas die harten Winter im tibetischen Hochland überleben, ohne Winterschlaf zu halten oder Nahrung zu lagern. Es stellte sich heraus, dass diese Tiere in der kalten Jahreszeit den Energieverbrauch um ein Drittel reduzieren, ihre Körpertemperatur je nach Umgebungstemperatur senken und sich weniger bewegen. Dadurch kommen sie mit weniger Nahrung aus. Darüber hinaus beginnen Pikas im Winter aktiver Eierkot zu fressen - eine erschwingliche und leicht verdauliche Energiequelle. Die Forschungsergebnisse werden in einem Artikel für die Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.
Das tibetische Plateau ist ein rauer Ort zum Leben. Der Sommer ist hier kurz, und in Winternächten können die Temperaturen bis auf minus dreißig Grad Celsius sinken. Darüber hinaus ist das Hochland trocken und windig, die Luft enthält wenig Sauerstoff und die ultraviolette Strahlung ist hoch. Um unter solchen Bedingungen zu überleben, mussten die einheimischen Tiere spezielle Anpassungen entwickeln. So erhielten die Chinesischen Bergkatzen (Felis (silvestris) bieti) ein dickes Fell, das vor Kälte schützt, und die Orongo-Antilope (Pantholops hodgsonii) gab die „erwachsene“Form des Hämoglobins zugunsten der „Kleinkind“-Form auf, die bindet besser auf Sauerstoff.
Ein Forscherteam unter der Leitung von John R. Speakman vom Institut für Genetik und Entwicklungsbiologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften beschloss herauszufinden, wie die Schwarzlippen-Pikas (Ochotona curzoniae) den tibetischen Winter überleben. Diese Tiere aus der Ordnung der Lagomorphs sind ein wichtiger Bestandteil der Ökosysteme des tibetischen Plateaus: Sie dienen als wichtige Nahrungsquelle für lokale Raubtiere und graben zahlreiche Löcher, in denen sich andere Tiere niederlassen. Es wird davon ausgegangen, dass Schwarzlippen-Pikas nicht in den Winterschlaf fallen: Dieses Merkmal ist bei keiner Pikas-, Hasen- oder Kaninchenart bekannt. Gleichzeitig lagern zwar andere Pikas-Arten getrocknete Pflanzennahrung in großen Mengen für den Winter, Schwarzlippige hingegen nicht. Vielleicht liegt das an den Besonderheiten des Klimas der tibetischen Hochebene: Hier wehen so starke Winde, dass die zum Trocknen ausgelegten Pflanzen einfach weggetragen werden. Außerdem sind Heuhaufen in offenen Gebieten schwieriger vor diebischen Verwandten zu schützen. Infolgedessen müssen sich die Pikas im Winter mit den Resten von Sommergras begnügen, die trocken und nährstoffarm auf den Wiesen konserviert sind.
2007-2020 organisierten Speakman und seine Kollegen zwanzig Expeditionen ins tibetische Hochland, bei denen sie das Verhalten und den Stoffwechsel von Schwarzlippenpikas in zwei Gebieten in einer Höhe von 3400 bis 4000 Metern untersuchten. Außerdem wurden Individuen gefangen und in Gefangenschaft beobachtet. Nach Schätzungen des täglichen Energieverbrauchs der Tiere fanden die Forscher heraus, dass sie im Winter mindestens 29,7 Prozent weniger Energie verbrauchen als im Sommer. Bei einer Person mit einem Gewicht von 150 Gramm betrug der durchschnittliche Unterschied des Energieverbrauchs zwischen den Jahreszeiten 50,3 Kilojoule pro Tag – und wenn nur Erwachsene berücksichtigt werden, dann 111,1 Kilojoule pro Tag. Wenn ausgewachsene Pikas im Sommer durchschnittlich 280,3 Kilojoule pro Tag verbrauchen, reduziert sich dieser Wert im Winter auf 169,2 Kilojoule pro Tag. Gleichzeitig ist die durchschnittliche Lufttemperatur in den beiden Untersuchungsgebieten im Winter um 25 Grad Celsius niedriger als im Sommer. Selbst in den Bauen der Pikas ist es im Winter sehr kalt – im Durchschnitt kühlt die Luft hier auf minus 12 Grad Celsius ab.
Zusätzliche Analysen zeigten, dass der Ruheumsatz bei Pikas negativ mit der Umgebungstemperatur korreliert (p <0,0001). Im Winter sind es durchschnittlich 28,7 Kilojoule pro Tag niedriger als im Sommer. Gleichzeitig ist der Stoffwechsel unter thermoneutralen Bedingungen im Winter um 20, 5 Kilojoule pro Tag niedriger als im Sommer. Ein reduzierter Ruheumsatz in Kombination mit reduzierter körperlicher Aktivität ermöglicht es den Autoren, dass Schwarzlippenpikas im Winter viel weniger Energie verbrauchen – und dementsprechend weniger Nahrung zu sich nehmen. Außerdem fanden die Forscher heraus, dass diese Tiere im Winter die Wärmeisolationseigenschaften ihres Fells verbessern.
Im nächsten Schritt bewerteten Speakman et al. den Spiegel der Schilddrüsenhormone, die mit der Thermoregulation in Verbindung stehen, in vier Populationen von Schwarzlipp-Pikas. Es stellte sich heraus, dass ihr Thyroxinspiegel im Sommer höher war als im Winter (p <0,05). Der Trijodthyroninspiegel ändert sich auf ähnliche Weise, aber der Unterschied zwischen den Jahreszeiten war nicht signifikant. Im Verlauf des Experiments platzierten die Forscher in der Winterperiode mehrere gefangene Hechte in offenen Käfigen in ihrem Lebensraum. Die Hälfte der Tiere erhielt Kaninchenfutter und die andere Hälfte wurde von der Hand in den Mund gehalten. Infolgedessen stiegen die Thyroxin- und Trijodthyronin-Spiegel bei den Personen, die Top-Dressing erhielten, auf Sommerwerte. Bei den Pikas der Kontrollgruppe blieb der Spiegel der Schilddrüsenhormone auf dem gleichen Niveau. Dies deutet darauf hin, dass die Konzentration der Hormone im Blut und dementsprechend der Stoffwechsel von der Nahrungsverfügbarkeit abhängt.
Forscher stellten die Hypothese auf, dass Schwarzlippen-Pikas im Sommer und Herbst Fettreserven ansammeln und sie dann im Winter konsumieren. In diesem Fall sollten die Tiere im September ihre Spitzenmasse erreichen. Messungen haben jedoch gezeigt, dass Pikas im September und Dezember etwa gleich wiegen und von Dezember bis März sogar zunehmen.
Durch die Implantation von Sensoren in den Körper mehrerer Pikas fanden die Wissenschaftler heraus, dass ihre durchschnittliche Körpertemperatur im Winter sowohl nachts als auch tagsüber von der Umgebungstemperatur abhängt (p <0,001). Außerdem ist es nachts im Durchschnitt 1, 6 Grad Celsius niedriger als tagsüber. Obwohl die Körpertemperatur von Pikas manchmal auf 34 Grad Celsius sinkt, überschreitet sie nie die 30-Grad-Celsius-Grenze, unter der solche kleinen Säugetiere taub werden. Im Gegensatz zu vielen kleinen Säugetieren und Vögeln verwenden Schwarzlippen-Pikas also keine Torpor, um bei niedrigen Temperaturen zu überleben.
Speakman und seine Kollegen stellten die Hypothese auf, dass es für Pikas im Winter rentabler ist, von 11:00 bis 15:00 Uhr zu fressen, wenn die Lufttemperatur am höchsten ist, und sich den Rest der Zeit in Höhlen zu verstecken. Die Beobachtung mit Hilfe von Videokameras bestätigte diese Idee jedoch nicht: Im Winter wie im Sommer sind diese Tiere außerhalb ihrer Baue kurz nach Sonnenaufgang und in der Abenddämmerung am aktivsten. Mitten am Tag kehren sie möglicherweise aufgrund der erhöhten Windgeschwindigkeit in ihre Höhlen zurück.
Die Forscher stellten fest, dass Schwarzlippenpikas dort häufiger vorkommen, wo Hausyaks (Bos grunniens) grasen, sich jedoch im Winter hier weniger aktiv verhalten als dort, wo diese Huftiere fehlen (p <0,001). Traditionell wird angenommen, dass diese beiden Arten miteinander um Gras konkurrieren. Allerdings stellten Speakman et al. Dies würde erklären, warum diese Hasentiere in Gebieten mit hoher Yakdichte im Winter weniger Zeit auf der Suche nach Nahrung verbringen.
Im Februar 2010 fanden Speakman und seine Mitarbeiter die erste Bestätigung dieser Idee: Nachdem sie zwei Pikas geöffnet hatten, die während des Fangs starben, fanden sie Yach-Kot in ihrem Verdauungstrakt. Außerdem wurden mehrere der Tiere beim Fressen von Exkrementen gefilmt – einige davon im Sommer. Anscheinend konsumieren Pikas das ganze Jahr über Eierkot, aber im Winter tun sie dies viel häufiger. In einer weiteren Analyse untersuchten die Forscher den Mageninhalt von 304 Pikas – und fanden in 22,7 Prozent der Fälle Spuren von Yak-Mitochondrien-DNA. Dies bedeutet, dass Schwarzlipp-Pikas häufig Yakkot essen. Vielleicht ist die tatsächliche Zahl sogar noch höher, da unter dem Einfluss starker ultravioletter Strahlung das genetische Material im Kot schnell geschädigt wird, so dass es unmöglich wird, es zu identifizieren. Die Autoren nahmen an, dass die Pikas durch den Verzehr von damit kontaminiertem Gras Ei-DNA erhalten könnten, aber Tests ergaben keine Spuren einer solchen Kontamination auf lokaler Vegetation.
In einer weiteren Analyse verglichen die Forscher die Artenzusammensetzung der Mikrobiota im Kot von Yaks und Pikas zu verschiedenen Jahreszeiten. Es stellte sich heraus, dass die Microbita Pika im Winter viel mehr an eine Yacht erinnert. Dies bestätigt, dass Pikas den Kot ihrer Huftiernachbarn fressen, und dies tun sie im Winter viel häufiger. Dadurch bekommen sie genug Energie, ohne viel Ressourcen für die Nahrungssuche und -verdauung aufwenden zu müssen.
So verwenden Schwarzlippen-Pikas im Winter mehrere Strategien gleichzeitig, um so viel Energie wie möglich zu sparen. Sie erhöhen die Wärmeisolationseigenschaften des Fells, reduzieren den Stoffwechsel um ein Drittel, bewegen sich weniger und senken die Körpertemperatur je nach Umgebungsbedingungen. Außerdem fangen die Tiere an, den Eierkot aktiver zu fressen. Gleichzeitig praktizieren Schwarzlippen-Pikas solche bei Tieren üblichen Arten, mit Kälte und Nahrungsmangel zurechtzukommen, wie Winterschlaf und das Anlegen von Nahrungsreserven, nicht.
Zuvor haben wir darüber gesprochen, wie Riesenpandas (Ailuropoda melanoleuca) bei kaltem Wetter mit Pferdemist beschichtet werden. Dieses Verhalten hilft ihnen nicht, sich warm zu halten, aber es desensibilisiert die wärmeempfindlichen Rezeptoren und reduziert die Beschwerden durch die Kälte.
