Vodrážková, M., I. Šetlíková & M. Berec (2020): Chemical cues of an invasive turtle reduce development time and size at metamorphosis in the common frog. – Scientific Reports 10(1): 7978.

Chemische Signale einer invasiven Süßwasserschildkröte reduzieren die Entwicklungszeit und die Größe bis zur Metamorphose bei einem häufig vorkommenden Frosch.

DOI: 10.1038/s41598-020-64899-0 ➚

Rotwangen-Schmuckschildkröte, Trachemys scripta elegans – © Hans-Jürgen Bidmon
Rotwangen-Schmuckschildkröte,
Trachemys scripta elegans
© Hans-Jürgen Bidmon

In aquatischen Systemen sind chemische Signale eine der Hauptformen zum Informationsgewinn den die Tiere nutzen können um ihr lokales Beutegreiferrisiko abzuschätzen. Nicht einheimische Rotwangenschmuckschildkröten (Trachemys scripta elegans) besitzen das Potential aquatische Ökosysteme in Zentraleuropa zu zerstören, weil sie meist bessere kompetitive Fähigkeit mitbringen und sich zudem omnivor ernähren. In dieser Studie untersuchten wir ob die kontinuierliche Anwesenheit von Signalen die von Beutegreifern stammen Veränderungen bei der Entwicklungsgeschwindigkeit, der Zuwachsrate und in Bezug auf die Größe zum Zeitpunkt der Metamorphose bei den Kaulquappen des gewöhnlichen Frosches (Rana temporaria) verursachen. Unsere Ergebnisse zeigen ein eher selten dokumentiertes Phänomen einer bei Amphibien ausgelösten Reaktion auf Beutegreifer, obwohl letzterer in einem separaten Behältnis abgetrennt ist. Die Anwesenheit der Schildkröten verkürzte die Entwicklungszeit bis zur Metamorphose der Kaulquappen von 110 ± 11.7 Tage auf 93 ± 13.0 Tage (± S.D.). Die ersten metamorphosierenden Individuen wurden schon am 65. Tag und 80. Tag nach dem Schlupf in der Gruppe mit Beutegreifer bzw. in der Kontrollgruppe beobachtet. Die jungen Frösche waren signifikant kleiner (12.8 ± 0.99 mm) in der Gruppe mit Beutegreifern als in der Kontrollgruppe (15.2 ± 1.27 mm). Der Wachstumsverlauf war bei der Gruppe mit Beutegreifern vergleichbar mit jenem der Kontrollgruppe. Daraus ergibt sich, dass die durch die Beutegreiferanwesenheit induzierten Abwehrmechanismen der Kaulquappen sich darin zeigten, dass es bei ihnen zu einer Beschleunigung der Entwicklungsgeschwindigkeit kam und sie als kleinere Frösche aus der Metamorphose hervorgingen als die Jungfrösche der Kontrollgruppe, aber ohne dass es dabei zu deutlichen Veränderungen beim Zuwachs kam.

Kommentar von H.-J. Bidmon

Eine interessante experimentelle Beobachtung, denn hier wurden die Kaulquappen nach dem Schlupf in Behältern untergebracht bei der die Kaulquappen sich unter exakt gleichen Bedingungen entwickeln konnten, lediglich mit dem Unterschied, dass bei der Gruppe mit Beutegreifern sich in einem separten Beckenteil eine adulte Rotwangenschmuckschildkröte aufhielt die durch wasserdurchlässige Trennwände abgetrennt war. Insofern konnten also nur Stoffe die sich im Wasser lösen von der Schildkröte in das Wasser der Kaulquappen gelangen. Die Autoren gehen dabei davon aus, dass diese wasserlöslichen Stoffe als Signale von den Kaulquappen wahrgenommen werden können und dass sie dann als Reaktion darauf ihre Entwicklung beschleunigen. Die Ergebnisse sind eigentlich von der Statistik her sehr deutlich, allerdings wiedersprechen sie den Befunden von Polo-Cavia et al., (2010). Nun kann es dafür zwei Erklärungsmöglichkeiten geben. Zum einen kann es sein, dass diese Kaulquappen die aus sechs Laichballen von einer Froschpopulation stammen die schon solange mit Rotwangen-Schmuckschildkröten Kontakt hat, sodass es schon zu Anpassungen an diese Beutegreiferart gekommen ist, die es den Kaulquappen erlaubt so auf die Signale zu reagieren, denn wie Polo-Cavia et al., (2010) in Spanien feststellten können oder konnten die dortigen Kaulquappen die Signale von einheimischen Schildkrötenarten wie Emys orbicularis durchaus wahrnehmen und darauf reagieren, aber eben nicht auf die von Rotwangen-Schmuckschildköten. Letzteres schließen die Autoren aber anscheinend komplett aus. Zum zweiten kann es sein, dass böhmische Rana temporaria die Gabe besitzen die Signale intuitiv deuten zu können und zwar auch dann, wenn sie von einer unbekannten invasiven Schildkröte stammen. Das würde bedeuten, dass ihre „Geruchsrezeptoren“ weniger spezifisch wären und somit auf ein breiteres Beutegreiferspektrum ansprechen würden als ihre spanischen Verwandten, dafür würde zumindest eine der früheren Arbeiten der Autoren sprechen (Berec et al., 2016). Ja und auch das wäre bemerkenswert, denn auch hier müsste man anerkennen, dass die Natur diese Kaulquappen mit einer Fähigkeit ausgestattet hat, die sie in die Lage versetzt auf zukünftige für diese Froschart noch unbekannte Gefahren adaptiv zu reagieren (siehe dazu auch den Kommentar zu Vargas-Ramirez et al., 2020).
Allerdings könnte es aber auch sein, dass hier ein experimenteller Fehler gemacht wurde und eine entwicklungsphysiologische Komponente nicht mit bedacht wurde. Bei Kaulquappen kann man eine verfrühte Metamorphose auch durch Thyroxin also Schilddrüsenhormon experimentell auslösen. In alten Studien aus dem vorvorigen Jahrhundert kann man noch lesen, dass die Biologen dazu Extrakte aus Rinder- oder Schweineschilddrüsen dem Wasser beigaben, da reines Schilddrüsenhormon noch unbekannt war. Hier haben die Autoren aber die Schildkröten 3x pro Woche mit Hühnchenfleisch gefüttert und dass kann durchaus Thyroxin enthalten, denn Thyroxin ist eines der wichtigsten Stoffwechselhormone im Wirbeltierkörper. Die Autoren machen aber dazu keine Angaben und sie haben auch einen möglichen Thyroxingehalt im Wasser nicht gemessen, um ausschließen zu können, dass es möglicherweise zu einer Beeinflussung gekommen sein könnte die in erster Linie gar nichts mit den Schildkröten direkt zu tun haben muss.

Literatur

Berec, M., V. Klapka & R. Zemek (2016): Effect of an alien turtle predator on movement activity of European brown frog tadpoles. – Italian Journal of Zoology 83: 68-76.

Polo-Cavia N., A. Gonzalo, P. López & J. Martín (2010): Predator Recognition of Native (Euopean Pond) but not invasive Turtle Predators (red-eared sliders) by naïve anuran tadpoles – Result- sliders out compete native turtles for food. – Animal Behaviour 80(3): 461-468 oder Abstract-Archiv.

Vargas-Ramírez, M., S. Caballero, M. A. Morales-Betancourt, C. A. Lasso, L. Amaya, J. G. Martínez, M. das Neves Silva Viana, R. C. Vogt, I. P. Farias, T. Hrbek, P. D. Campbell & U. Fritz (2020): Genomic analyses reveal two species of the matamata (Testudines: Chelidae: Chelus spp.) and clarify their phylogeography. – Molecular Phylogenetics and Evolution 148 oder Abstract-Archiv.

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