8 Dirigenten der Natur

#1 Timing nach Tageslänge

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Das Liebesleben der Rehe spielt sich traditionell im Herbst ab. Aber warum kommt der Nachwuchs dann erst im Mai oder Juni zur Welt? An einer langen Schwangerschaft liegt es nicht, denn die befruchtete Eizelle macht nach der Paarung erst einmal Pause - bis der Frühling naht und die Tage wieder länger werden. Bei einem bestimmten Tag-Nacht-Verhältnis fällt dann der Startschuss für die Embryonalentwicklung. Das Ergebnis: Die Rehkitze kommen zu einer Jahreszeit mit milden Temperaturen und einem guten Nahrungsangebot zur Welt.

Auch die fruchtbare Phase der Rehe im Herbst ist an die Tageslänge gekoppelt. Die anstrengende Zeit der Brunft bringen sie nämlich lieber noch vor dem kräftezehrenden und nahrungsarmen Winter hinter sich. Dieser streng getaktete Fortpflanzungszyklus hat aber seine Schattenseiten: Rehe „verpassen“ in manchen Teilen ihres Verbreitungsgebiets bereits den idealen Geburtstermin, weil der Klimawandel die Temperatur- und Niederschlagsmuster immer mehr verändert. Auch für die zahlreichen anderen Tierarten, die sich in Sachen Fortpflanzung an der Tageslänge orientieren, kann dadurch die Familienplanung in Zukunft komplizierter werden.

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#2 Wenn Bäume zählen …

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Der erste warme Frühlingstag lässt den Apfelbaum kalt - so sieht es jedenfalls aus, weil sich an seinen Knospen erst mal noch so gar nichts rührt. Aber der Baum fängt jetzt an zu „zählen“! Erst wenn eine gewisse Zahl an Tagen mit einer bestimmten Mindesttemperatur erreicht ist, startet der Blattaustrieb und bald darauf die Blüte.

So versucht der Apfelbaum zu verhindern, dass seine ersten zarten Blätter und Blüten in frostigen Nächten doch noch erfrieren. Weil man in gemäßigten Klimazonen im Frühling immer mit solchen letzten kalten Wintergrüßen rechnen muss, haben die meisten dort heimischen Gehölze gelernt, sich nach dem Wetter zu richten.

Überall dort, wo es Jahreszeiten gibt, gehören Temperatur und Niederschlag deshalb zu den wichtigsten Taktgebern der Natur. Bei Waldbäumen wie Buchen und Eichen leitet ein milder Frühling, gemeinsam mit einer artspezifischen inneren Uhr, ein „Mastjahr“ mit besonders üppiger Samenproduktion ein.

#3 Uralte innere Uhren

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Kein Leben ohne Takt: Sogar Bakterien haben innere Uhren, die einem täglichen Rhythmus folgen. Diese sogenannten circadianen Uhren sind vermutlich fast so alt wie das Leben selbst und mischen fast überall mit: Sie steuern wichtige zelluläre Prozesse, den Stoffwechsel und die Genexpression - bei Einzellern, Pilzen, Pflanzen, Tieren und auch uns Menschen. Denn am Ende entsteht wie bei einem Orchester erst durch Rhythmik ein harmonisches Gesamtkunstwerk.

Dabei laufen circadiane Uhren zwar eigenständig, werden aber immer wieder durch Tageslicht „geeicht“. So entsteht ein sinnvoller Tag-Nacht-Rhythmus im Wechsel zwischen Ruhe und Aktivität. Neben den circadianen Uhren haben die allermeisten Lebewesen außerdem noch weitere innere Uhren, die monatlichen oder noch längeren Rhythmen folgen und zum Beispiel dabei helfen, Fortpflanzungszyklen zu koordinieren. Das Timing entsteht dabei meist durch ein Wechselspiel zwischen innerer Uhr und verschiedenen Umweltfaktoren.

#4 Im Takt des Mondes

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Einmal im Jahr ist Massenhochzeit: In den lauen Nächten des australischen Sommers nach dem November- oder Dezembervollmond laichen im warmen Wasser die Korallen am Great Barrier Reef. Alle Individuen einer Art müssen bei dieser „Korallenblüte“ Eier und Spermien möglichst gleichzeitig ins Wasser abgeben, damit es zur Befruchtung kommen kann. Es sollte also keiner den Termin der „Hochzeitsnacht“ versäumen! Für ein exaktes Timing nutzen die Nesseltiere das Mondlicht als zuverlässigen natürlichen Taktgeber. Lichtrezeptoren helfen der einzelnen Koralle, die „richtige“ Nacht nach Vollmond zu bestimmen.

Das kollektive Ablaichen sehr vieler Tiere innerhalb kurzer Zeit erhöht auch die Chance auf Nachwuchs: Obwohl die meisten Eier, Spermien und Korallenlarven als leichte und nahrhafte Beute von Fischen und anderen Tieren gefressen werden, schaffen es trotzdem einige wenige „Glückskinder“, sich später an einem passenden Standort festzusetzen und dort eine neue Kolonie zu gründen. Auch andere Meeresorganismen - darunter verschiedene Arten von Borstenwürmern, Seeigeln, Weichtieren und Fischen - nutzen die Mondphasen, um sich auf ähnliche Weise zum Laichen zu „verabreden“.

#5 Am Puls der Gezeiten

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In der Gezeitenzone bestimmen Ebbe und Flut den Alltag, ob im norddeutschen Watt oder zwischen tropischen Mangroven. Wenn sich dort das Wasser zurückzieht, gehen die Winkerkrabben auf Futtersuche. Die Männchen nutzen den schlammig-sandigen und flachen Boden außerdem als Bühne für die Balz. Kernstück der Vorstellung: möglichst beindruckend mit der vergrößerten der beiden Scheren winken. Vor allem nachts trommeln sie auch auf den Boden, um akustisch das eigene Revier zu markieren. Aber egal zu welcher Tages- oder Nachtzeit: Wenn die Flut kommt, müssen sie schnell zurück in die selbst gegrabene Höhle, um nicht vom Wasser fortgespült zu werden.

Als schlechte Schwimmer sind auch die Schlammspringer lieber bei Ebbe im Mangrovenwald unterwegs. Die Fische grasen dann Algen vom Boden ab, jagen dort kleine Wirbellose – und reißen ab und an ein Krabbenbein ab. Währenddessen verharren Muscheln als filtrierende Gezeitenbewohner im Ruhemodus und warten fest verschlossen auf die nächste Flut. Für einige Stunden gehört ihr Lebensraum dann wieder zum Ozean.

#6 Rauch, Flammen und neue Chancen

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So zerstörerisch Feuer auch sein kann, für manche Organismen gibt es den Startschuss für neues Leben. So nutzen Insektenarten wie der Australische Feuerkäfer verbrannte Baumstämme als Kinderstube. Die Weibchen dieser Art haben sich auf Eukalyptusbäume spezialisiert und finden passende Stämme vermutlich über den Geruch der verkohlten Rinde. Über Wärmesensoren können die werdenden Mütter wahrnehmen, ob das tote Holz für die Eiablage bereits ausreichend abgekühlt und verzehrfertig ist. Es bietet den Larven der Käfer nämlich reichlich Nahrung – und der geschädigte Eukalyptus verfügt nach dem Feuer über keine Abwehrmechanismen mehr.

Auch eine Reihe von Pflanzenarten wie die Sequoias, nordamerikanische Mammutbäume, haben sich an Waldbrände angepasst. Ihre fest verschlossenen Zapfen öffnen sich durch aufsteigende heiße Luft und geben erst dann die Samen frei. Die Jungbäume wachsen im gelichteten Wald und gedüngt durch die Asche sehr schnell heran. Ob Tiere, Pflanzen oder auch Pilze: In Regionen, in denen es seit langem regelmäßig natürliche Feuer gibt, haben viele Arten die Brände als Konstanten in ihren Lebenszyklus eingebaut oder zumindest gelernt, damit zu leben. Der Klimawandel erhöht die Frequenz der Feuer allerdings immer mehr und treibt diese Strategien an ihre Grenzen.

#7 Schlupf nach Primzahl

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Sie sind viele und sie sind nicht zu überhören: In Nordamerika schlüpfen in bestimmten Jahren abertausende Zikaden, um sich unter lautem Zirpen für einige Wochen ins pralle Leben zu stürzen. Ihre wichtigste Mission: Sich paaren und die nächste Generation Zikaden auf den Weg bringen. Die aber wird erst einmal eine ganze Weile als Jungtier im Boden leben, bevor sie schlüpft - bei einer Population dauert es dreizehn und bei der anderen sogar siebzehn Jahre!

Warum so selten und warum ausgerechnet in genau diesen Zeitabständen? Dazu gibt es verschiedene Theorien, aber wahrscheinlich handelt es sich um ein sehr „mathematisches“ Naturphänomen. Weil dreizehn und siebzehn Primzahlen sind, schlüpfen beide Populationen nur alle 221 Jahre gleichzeitig - das entspricht dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen der beiden Zahlen. Die Insekten verringern so einerseits die Konkurrenz um Nahrung und verhindern andererseits, dass sich Fressfeinde wie Vögel auf den reich gedeckten Tisch einstellen und deren Population zunimmt. Dem Primzahlrhythmus können die Jäger sich nämlich nur sehr schlecht anpassen.

#8 Dinner in the dark

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Die wahrscheinlich größte Massenwanderung der Erde findet unter Wasser statt: Die Rede ist von der täglichen Vertikalwanderung des Zooplanktons in Meeren und Seen. Die Protagonisten sind zwar winzig, bilden gemeinsam aber eine riesige Biomasse. Nachts kommen die mit bloßem Auge kaum erkennbaren Krebstierchen aus der Tiefe nach oben, um mikroskopisch kleine Mikroalgen zu fressen. Tagsüber ziehen sie sich wieder aus den lichtdurchfluteten Wasserschichten zurück. So weichen sie Fischen und den vielen anderen Räubern aus, die sich bei der Jagd hauptsächlich auf ihre Augen verlassen. Nachts im Schutz der Dunkelheit zu speisen ist einfach sicherer.

Um rechtzeitig mit dem Auf- oder Abstieg zu beginnen, haben die Wasserflöhe, Ruderfußkrebse und anderen kleinen Organismen des Zooplanktons eine innere Uhr entwickelt, die meist durch Tageslicht geeicht wird. Unsere künstlichen Lichtquellen können dabei störend sein: In der Nähe großer Städte hat die Lichtverschmutzung bereits einen messbar abschwächenden Effekt auf die Wanderung des Zooplanktons – mit Folgen für die Wasserqualität.

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