#Gen prägt Wanderfalken-Wanderung

Um von den Brutgebieten in ihre Winterquartiere zu gelangen, legen Wanderfalken tausende Kilometer zurück. Forscher haben nun ein Gen identifiziert, das darüber bestimmt, wie weit individuelle Populationen wandern. Das Gen ist mit dem Langzeitgedächtnis der Tiere assoziiert. Zusätzlich werteten die Forscher aus, wie sich verschiedene Flugrouten während der letzten Jahrtausende etabliert haben. Den Ergebnissen zufolge spielten klimatisch bedingte Umweltveränderungen dabei eine große Rolle. In Zukunft könnte der Klimawandel das Wanderverhalten der Falken beeinflussen und ihre Bestände gefährden, warnen die Autoren.

Mit einer Spitzengeschwindigkeit von 320 Kilometern pro Stunde sind Wanderfalken die schnellsten Tiere Welt. Zweimal im Jahr legen sie gewaltige Strecken von teils über 10.000 Kilometern zurück, wenn sie zwischen ihren Brut- und Winterquartieren wechseln. Besonders weit ziehen Wanderfalken, die in der Arktis brüten und in Südasien oder Afrika überwintern. Tiere aus einer Population pflegen meist ähnliche Routen, fliegen aber einzeln auf ihrem individuellen Weg.

Lang- und Kurzstrecken-Flieger

Ein Team um Zhongru Gu von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking hat sich nun interdisziplinär mit Verhalten, Genetik, Geschichte und Zukunft der arktischen Wanderfalken beschäftigt. Für ihre Studie statteten die Forscher 56 Tiere aus sechs verschiedenen arktischen Populationen mit kleinen Satelliten-Trackern aus und verfolgten so mehrere Jahre lang ihre Wanderungen. Diese Daten kombinierten sie mit Genomanalysen von 35 der Tiere. Zusätzlich rekonstruierten sie anhand von Daten zu Landschaftsveränderungen seit der letzten Eiszeit, wie sich die Wanderrouten im Laufe der Jahrtausende verändert haben.

Anhand der Satellitendaten beobachteten die Forscher zunächst, dass die Tiere unterschiedlicher Populationen unterschiedlich weit wanderten. Bei Populationen mit Brutgebieten im Westen der russischen Arktis lagen Winter- und Sommerquartier nur durchschnittlich 3.680 Kilometer auseinander, Populationen aus der östlichen russischen Arktis legten dagegen durchschnittlich 6.134 Kilometer zurück, die weitesten Flieger sogar über 11.000 Kilometer. Dabei blieben die Wanderfalken ihren Routen offenbar weitgehend treu: „Individuelle Vögel, die wir über mehrere Jahre beobachteten, wählten immer wieder einen ähnlichen Weg“, berichten die Autoren.

Gen für das Langzeitgedächtnis

Als sie die Wanderrouten mit den genetischen Daten der Vögel abglichen, stellten Gu und Kollegen fest, dass bei Wanderfalken mit der längsten Flugstrecke eine bestimmte Variante des Gens ADCY8 besonders dominant ist. „Frühere Studien haben Belege geliefert, dass dieses Gen am Langzeitgedächtnis beteiligt ist“, berichten die Autoren. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass die mittlere Wanderwegtreue bei Langstrecken-Wanderfalken signifikant höher war als bei Kurzstrecken-Wanderfalken. Dafür benötigen sie ein starkes Langzeitgedächtnis.“ Wie weit ein Wanderfalke wandert, ist somit offenbar genetisch geprägt und damit ein Ergebnis der natürlichen Selektion. „Unsere Arbeit ist der bisher stärkste Nachweis eines spezifischen Gens, das mit dem Migrationsverhalten in Verbindung steht“, sagt Co-Autor Mike Bruford von der Cardiff University in Großbritannien.

Anhand der Genomanalysen konnten die Forscher außerdem evolutionsgeschichtliche Verwandtschaftsbeziehungen zwischen den verschiedenen Populationen rekonstruieren. Um daraus Schlüsse über historische Wanderrouten zu ziehen, kombinierten die Forscher diese Daten mit Informationen über die Entwicklung der eurasischen Landschaft seit der letzten Eiszeit vor rund 22.000 Jahren. Dazu zogen sie unter anderem Pollenanalysen heran. Demnach haben sich die Brutgebiete seit der letzten Eiszeit wahrscheinlich weiter nach Norden verlagert. Die östlichen Winterquartiere boten den Wanderfalken wahrscheinlich schon zu Zeiten der Eiszeit gute Bedingungen, während die westlichen Gebiete erst später hinzukamen. „Daraus schließen wir, dass eiszeitliche Zyklen sowohl die Richtung als auch die Entfernung der Wanderungen beeinflussen können“, schreiben die Forscher.

Bedrohung durch den Klimawandel

Bedeutsam sind diese Ergebnisse auch angesichts des aktuellen Klimawandels. Mit Hilfe von Simulationen der zukünftigen Entwicklungen sagen die Autoren voraus, dass sich die Brutgebiete weiter nach Norden verschieben werden. Westliche Populationen der Wanderfalken werden der Simulation zufolge große Teile ihres Habitats verlieren, während östliche Populationen immer weitere Strecken zurücklegen müssen, um geeignete Gebiete zu finden. „Wenn sich das Klima im gleichen Maße erwärmt wie in den letzten Jahrzehnten, könnten Wanderfalken im westlichen Eurasien ihre Wanderungen ganz einstellen und östliche Wanderfalken könnten größeren Risiken ausgesetzt sein, da die Sterblichkeit positiv mit der Wanderdistanz verbunden ist“, so die Autoren.

Bereits aktuell sei ein Rückgang der Bestände zu beobachten, der sehr wahrscheinlich auf die globale Erwärmung und damit einhergehende Umweltveränderungen zurückzuführen ist. Umso wichtiger ist es den Autoren zufolge, ein verstärktes Augenmerk auf den Schutz der Wanderfalken und anderer Zugvögel zu legen. „In dieser Studie haben wir Tierbewegungs- und Genomdaten kombiniert und festgestellt, dass der Klimawandel eine wichtige Rolle für die Migrationsmuster von Wanderfalken spielt“, so Bruford. Gus Kollege Xiangjiang Zhan ergänzt: „Unsere Arbeit ist der erste Versuch zu verstehen, wie ökologische und evolutionäre Faktoren bei Zugvögeln interagieren können. Wir hoffen, dass dies als Grundstein für die Erhaltung von Zugvogelarten auf der ganzen Welt dienen wird.“

Quelle: Zhongru Gu (Chinesische Akademie der Wissenschaften, Peking) et al., Nature, doi: 10.1038/s41586-021-03265-0

5. März 2021

© wissenschaft.de – Elena Bernard