Die Evolution von Kooperation
Newsletter am 03.02.2015
Die Evolution von Kooperation ist immer noch eines der großen Rätsel der Evolutionsbiologie, denn sie widerspricht dem allgemeinen Grundsatz, dass Evolution nur ‚egoistische Gene‘ fördert. In dieser Woche wird in den Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) eine Studie präsentiert, in der wir den V-Formationsflug als eines der seltenen Beispiel für echte Kooperation bei Tieren präsentieren.
Vor einem Jahr konnten wir in einer vielbeachteten Publikation in der Zeitschrift NATURE erstmals anhand von Positionsdaten einer Gruppe Waldrappen nachweisen, dass Vögel beim V-Formationsflug Energie sparen können. Individuen nutzen den aerodynamischen Aufwind, der von einem voranfliegenden Vogel erzeugt wird. Daraus resultiert eine Kostenasymmetrie in Abhängigkeit von der Position in der Formation. Insbesondere stellt sich die Frage, wer an der unvorteilhaften Führungsposition fliegen soll. So ein System könnte von ‚Betrügern‘ ausgenutzt werden, die lediglich an vorteilhaften Positionen fliegen und keine Führungsarbeit leiste. Das System wäre somit instabil.
In der aktuellen Publikation zeigen wir, dass junge Waldrappe durch wechselseitige Kooperation trotz Kostenasymmetrie eine stabile Flugformation zustande bringen. Während eines menschengeführten Migrationsfluges mit Waldrappen wurden mit modernen GPS-Loggern die Positionen aller Individuen in der Formation exakt bestimmt. Die Daten zeigen, dass die Waldrappe häufig ihre Positionen in der Formation wechseln und dabei teils an energiesparenden Folgepositionen und teils an energetisch unvorteilhaften Führungspositionen fliegen. Im Mittel resultiert für alle Individuen dieselbe Aufenthaltsdauer an Führungs- und Folgepositionen und somit auch dieselbe Energiebilanz. Durch diese Form der Kooperation kann der Formationsflug zu einer evolutionär stabilen Strategie werden. Diese Anpassung der Aufenthaltsdauer erfolgt auf einer paarweisen Ebene und wird als direkte Reziprozität bezeichnet.
Bereits in den 1970er Jahren postulierte Robert Trivers direkte Reziprozität als einen möglichen Mechanismus für die Kooperation. Bislang gab es aber nur ein gut dokumentiertes Beispiel für diese Form der Kooperation, die gemeinsame Nutzung von Blut bei Vampir-Fledermäusen. Die mangelnde Evidenz für direkte Reziprozität im Tierreich ließ eine zunehmende Zahl an Biologen daran zweifeln, dass es diese Strategie für sich allein gibt. Die deutlichen Ergebnisse unserer Studie übertrafen daher unsere Erwartungen. Wir gehen davon aus, dass spezifische Eigenarten der Migrationsflüge die Evolution eines Kooperationssystems basierend auf direkter Reziprozität begünstigt haben. Dazu gehören ein substanzieller Nutzen für das Individuum beim Flug in der Formation und daraus resultierend ein hoher Selektionsdruck für den Formationsflug (sogar bei energiesparendem Formationsflug kann die Sterblichkeit aufgrund von Erschöpfung bei Jungvögeln bis zu 35 Prozent betragen) sowie zahlreiche Gelegenheiten für Interaktionen während der langen Flugtrecken.
Der Waldrapp ist eine akut vom Aussterben bedrohte Zugvogelart. In einem von der Europäischen Union co-finanzierten LIFE+ Projekt unter Leitung des Artenschutzunternehmens Waldrappteam soll diese Art wieder in Europa angesiedelt werden. Dieser Kontext bietet auch einzigartige Rahmenbedingungen für grundlagenwissenschaftliche Forschung. So fördert die aktuelle Studie nicht nur unser Verständnis der Evolution von Kooperation sondern bietet auch Einblick in das altbekannte aber immer noch rätselhafte Phänomen Formationsflug. Nur wenige Artenschutzprojekte haben einen derartigen hohen grundlagenwissenschaftlichen Output wie die Wiederansiedlung dieser charismatischen Zugvogelart.
Zitat: Voelkl B., Portugal SJ., Unsöld M., Usherwood JR., Wilson A. & Fritz, J. 2015. Matching times of leading and following suggest cooperation through direct reciprocity during V-formation flight in ibis. Proceedings of the National Academy of Science of the USA (PNAS), Vol. xxx, Pp xxxx-xxxx.
PNAS Link: http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1413589112
Bilder für die kostenlose, nicht exklusive Nutzung zum Download: https://www.dropbox.com/sc/buo80mvrn5424om/AADiNjHOpVkgvSTyJLpvps_ya
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