Jimenez-Franco, M. V., A. Gimenez, R. C. Rodriguez-Caro, A. Sanz-Aguilar, F. Botella, J. D. Anadon, T. Wiegand & E. Gracia (2020): Sperm storage reduces the strength of the mate-finding Allee effect. – Ecology and Evolution 10(4): 1938-1948.

Spermaspeicherung reduziert die Stärke des Partnerfindungs-Allee-Effekts.

DOI: 10.1002/ece3.6019

Maurische Landschildkröte, Testudo graeca – © Hans-Jürgen Bidmon
Maurische Landschildkröte,
Testudo graeca
© Hans-Jürgen Bidmon

Die Geschlechtspartnersuche gehört zu den Schlüsselkomponenten bei der sexuellen Fortpflanzung die wesentliche Auswirkungen auf die Überlebensfähigkeit von Populationen haben kann, insbesondere für den sogenannten Partnerfindungs-Allee-Effekt (bezieht sich auf die Schwierigkeit der Partnerfindung in sehr ausgedünnten Populationen). Die mehrjährige Spermaspeicherung der Weibchen könnte daher eine Anpassung daran sein die Auswirkungen eines potentiellen Partnermangels zu minimieren, allerdings wurden die demographischen Konsequenzen die sich funktionell daraus ergeben nie untersucht. Unser Ziel war es die Dauer der weiblichen Spermaspeicherung zu erfassen, daraus abzuleiten wie sie den Partnerfindungs-Allee-Effekt beeinflusst und letztendlich zu erfassen wie sie sich auf die Überlebensfähigkeit bei ausgedünnten Populationen in vom Menschen veränderten Habitaten auswirkt. Wir verwendeten dazu ein Individuen-basiertes Simulationsmodell welches es ermöglicht die realistischen demographischen Bedingungen und räumlichen Veränderungen für unsere Modellspezies, die Maurische Landschildkröte (Testudo graeca) zu inkorporieren. Diese Vorgehensweise ermöglichte eine detaillierte Erhebung der Reproduktionsraten, Populationszuwachsraten sowie der Aussterberisiken. Wir untersuchten dabei auch die Beziehung die zwischen der Anzahl noch vorhandener geschlechtsreifer Männchen und der Reproduktionsrate besteht in dem wir unterschiedliche Szenarien in Kombination mit unterschiedlich langen Spermaspeicherzeiten, initialen Populationsdichten und Landschaftsveränderungen analysierten. Unsere Ergebnisse zeigten, dass die auf den im freien Feld erhoben und parametrisierten Daten, die im Modell mit verschiedenen Simulationen untersucht wurden, einen Kollaps der demographischen Parameter bei nur kurzer Spermaspeicherdauer vorhersagten, während sie ein Überleben für schrumpfende Populationen ergaben, wenn die Spermaspeicherzeitdauer größer als ein Jahr war. Im Gegensatz dazu zeigten die Simulationen für von vornherein schon sehr stark ausgedünnte Populationen, dass deren Überleben nur dann gewährleistet war, wenn die Spermaspeicherzeit mindestens bei 4 Jahren lag. Wir schließen daraus, dass Spermaspeicherung einen effektiven Mechanismus darstellt um die Auswirkungen des Partnerfindungs-Allee-Effekt zu minimieren und den Fortbestand von sehr ausgedünnten Populationen zu ermöglichen. Unsere Studie bestätigt, dass die Spermaspeicherung eine Schlüsselstellung für die Entwicklungsdynamiken von Arten mit geringen Bewegungsradius darstellt, die es ermöglicht in fragmentierten Lebensräumen oder während neuer Ausbreitungstendenzen der Populationen das Überleben zu ermöglichen. Somit repräsentiert diese Studie die erste, die die Auswirkungen der Spermaspeicherung quantitativ erfasst und mit den Populationsdynamiken für verschiedenste Landschaftsformen und Populationsszenarios in Beziehung setzt.

Kommentar von H.-J. Bidmon

Eine sehr schöne Arbeit die das belegt was schon häufiger in unterschiedlichen Zusammenhängen im Sinne der Arterhaltung und dem Langzeitüberlebenspotential diskutiert wurde (Spitzweg et al., 2018; White et al., 2018; Bouchard et al., 2017; Chassin-Noria et al., 2017; Farke et al., 2015; McGuire et al., 2015; Cutuli et al., 2014; Loy & Cianfrani, 2010; Refsnider, 2009; Johnston et al., 2006; Roques et al. 2006; Whitaker et al., 2006). Denn Spermaspeicherung ist eine der Voraussetzungen die es wie hier gezeigt Schildkröten hilft erfolgreich z. B. Inseln zu besiedeln, denn es ist mehr als zweifelhaft, dass zum Beispiel übers Meer verdriftete Exemplare immer nach dem Arche-Noah-Prinzip paarweise an Land gespült würden (siehe dazu auch Gerlach, 2006 und Emerson & Faria, 2014 und die dortigen Kommentare). Es ist schon erstaunlich welche Überlebensvorteile sich in der Evolution der Schildkröten erhalten haben die sicherlich auch mit ein Grund dafür waren, dass sie früheren erdgeschichtlichen Phasen die durch massive Aussterbeereignisse geprägt waren doch bis in unsere heutige Zeit überdauert haben. Letzteres sollte einen durchaus etwas ehrfürchtiger zurückblicken lassen und man sollte sich doch fragen welche unserer derzeitigen menschlichen Populationsentwicklungstrajektorien eher dazu beitragen würden dem Lauf der Evolution in diesem Sinne aufrechtzuerhalten, denn eigentlich sollte abstraktes, logisches Denken auch dazu führen Glaubrecht‘s (2019) Buchtitel etwas entgegensetzen zu können.

Literatur

Bouchard, C., N. Tessier & F. L. Lapointe (2017): Paternity Analysis of Wood Turtles (Glyptemys insculpta) Reveals Complex Mating Patterns - Journal of Heredity 109(4): 405-415 oder Abstract-Archiv.

Chassin-Noria, O. , R. Macip-Rios, P. H. Dutton & K. Oyama (2017): Multiple paternity in the East Pacific green turtle (Chelonia mydas) from the Pacific coast of Mexico. – Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 495: 43-47oder Abstract-Archiv.

Cutuli, G., S. Cannicci, M. Vannini & S. Fratini (2014): Influence of male courtship intensity and male-male competition on paternity distribution in Hermann's tortoise, Testudo hermanni hermanni (Chelonia: Testudinidae). – Biological Journal of the Linnean Society 111(3): 656–667 oder Schildkröten im Fokus 12(4): 23-25, 2015.

Emerson, B. C. & C. M. A. Faria (2014): Fission and fusion in island taxa – serendipity, or something to be expected? – Molecular Ecology 23: 5132–5134 oder Abstract-Archiv.

Farke, C.M., K. Olek, W. M. Gerding & C. Distler (2015): Multiple paternity and sperm storage in captive Hermann’s tortoises, Testudo hermanni boettgeri determined from amniotic fluid adhering to the eggshell. – Mol Cell Probes 29(4): 254-257 oder Abstract-Archiv.

Gerlach, J., C. Muir & M. D. Richmond (2006): The first substantiated case of trans-oceanic tortoise dispersal. – Journal of Natural History 40(41–43): 2403–2408 oder Abstract-Archiv.

Glaubrecht, M. (2019): Das Ende der Evolution. – Bertelsmann Verlag, München S. 1071.

Johnston, E. E., Rand M.S. & S.G. Zweifel (2006): Detection of multiple paternity and sperm storage in a captive colony of the central Asian tortoise, Testudo horsfieldii. – Canadian Journal of Zoology – Revue Canadienne de Zoologie 84(4): 520-526 oder Schildkröten im Fokus 4(1): 22, 2007.

Loy A. & C. Cianfrani (2010): The ecology of Eurotestudo h. hermanni in a mesic area of southern Italy: first evidence of sperm storage. – Ethology Ecology & Evolution 22(1): 1–16 oder Abstract-Archiv.

McGuire, J. M.; Scribner, K. T. & J. D. Congdon (2013): Spatial aspects of movements, mating patterns, and nest distributions influence gene flow among population subunits of Blanding’s turtles (Emydoidea blandingii). – Conservation Genetics 14: 1029–1042 oder Abstract-Archiv.

Refsnider, J. M. (2009): High Frequency of Multiple Paternity in Blanding's Turtle (Emys blandingii). – Journal of Herpetology 43(1): 74-81 oder Abstract-Archiv.

Roques, S., C. Diaz-Paniagua, A. Portheault, N. Perez-Santigosa & J. Hidalgo-Vila (2006): Sperm storage and low incidence of multiple paternity in the European pond turtle, Emys orbicularis: A secure but costly strategy? – Biological Conservation 129(2): 236-243 oder in Schildkröten im Fokus 3(3): 24-25, 2006

Spitzweg, C., P. Praschag, S. DiRuzzo & U. Fritz (2018): Conservation genetics of the northern river terrapin (Batagur baska) breeding project using a microsatellite marker system. – Salamandra 54: 63-70 oder Abstract-Archiv.

Whitaker, N. (2006): Immaculate conception, incubation protocols, and egg characteristics of the Ganges softshell turtle (Aspideretes gangeticus). – Contemporary Herpetology 2006(1):1-6 oder Abstract-Archiv.

White, K. N., B. B. Rothermel, K. R. Zamudio & T. D. Tuberville (2018): Male Body Size Predicts Reproductive Success But Not Within-Clutch Paternity Patterns in Gopher Tortoises (Gopherus polyphemus). – Journal of Heredity 109(7): 791-801 oder Abstract-Archiv.

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