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Wie Zugvögel nach Hause finden

Der geheimnisvolle Magnetsinn der Tiere – was wissen wir über ihn?

| Redakteur: Christian Lüttmann

Während wir uns auf Smartphones und GPS verlassen, navigieren viele Tiere auf ihre ganz eigene Art: mithilfe des Sonnenstandes, der Sterne oder des Erdmagnetfeldes. Zugvögel legen so oft mehrere tausend Kilometer lange Flüge zurück. Der geheimnisvolle Magnetsinn der Tiere beschäftigt die Wissenschaft seit dessen Entdeckung in den 1960er Jahren. Ein Neurobiologie blickt auf den aktuellen Stand der Forschung.

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Seit mehr als 15 Jahren erforscht Prof. Dr. Henrik Mouritsen an der Universität Oldenburg den Magnetsinn von Vögeln.
Seit mehr als 15 Jahren erforscht Prof. Dr. Henrik Mouritsen an der Universität Oldenburg den Magnetsinn von Vögeln.
(Bild: Daniel Schmidt/Universität Oldenburg)

Oldenburg – Auch ohne Hilfe von erfahrenen Begleitern finden junge Singvögel wie Rotkehlchen den Weg in ihre Winterquartiere. Küstenseeschwalben brüten in der Arktis und fliegen bis in die Südpolarregion, um dort zu überwintern. Welche Rolle spielt das Erdmagnetfeld dabei? Und wie nehmen Vögel und andere Tiere es überhaupt wahr und verarbeiten diese Informationen im Gehirn? Solchen Fragen widmet sich der Neurobiologe Prof. Dr. Henrik Mouritsen von der Universität Oldenburg, der seit mehr als 15 Jahren an diesem Thema forscht. In einer Übersichtsarbeit fasst er nun den Stand der Forschung zu Wanderungen im Tierreich und das Wissen über den Magnetsinn zusammen.

Orientierung in drei Phasen

Die langen Wanderungen der Zugvögel lassen sich laut Mouritsen in drei Phasen einteilen: die Langstrecken-Phase, die Phase der groben Zielsuche und die Phase, in der die Tiere ihr Ziel genau anpeilen.

Dabei nutzen verschiedene Gruppen von Tieren wie Schmetterlinge, Fische, Amphibien oder Vögel in den drei Phasen unterschiedliche Kombinationen von Sinneseindrücken, um die Aufgabe zu meistern. Für Singvögel, die nachts ziehen, seien beispielsweise in der Langstrecken-Phase vor allem Himmelskörper und das Magnetfeld wichtige Navigationshilfen, so der Neurobiologe. Während der Zielsuche verlassen sie sich auf erlernte Karten, die sie sich durch verschiedene Sinneseindrücke angeeignet haben. In der letzten Phase finden sie beispielsweise ihr Nest mithilfe von besonderen Landmarken.

Auf den Zentimeter genau

„Da diese Singvögel alleine ziehen, verlassen sie sich bei ihrer ersten Wanderung auf ihre ererbte innere Uhr und ihren ererbten inneren Kompass“, erläutert Mouritsen. „Sie wissen, wie weit sie in eine bestimmte Richtung fliegen müssen, etwa nach Afrika.“ Allerdings kämen etwa 70 Prozent der jungen Vögel nicht zurück. Sobald sie aber die Route einmal geflogen sind, haben sie eine innere Karte erlernt, der sie wieder folgen können. „Dann finden sie ihr Ziel mit einer Präzision von wenigen Zentimetern“, sagt Mouritsen.

Sprengt der Magnetsinn der Vögel die biologischen Grenzen?

In den vergangenen zwei Jahrzehnten habe die Forschung über den Magnetsinn von Vögeln große Fortschritte gemacht, betont Mouritsen. So hat seine Arbeitsgruppe zusammen mit internationalen Wissenschaftlern unter anderem wichtige Hinweise darauf gefunden, wie das Vogelauge mithilfe von Licht das Erdmagnetfeld wahrnehmen kann. Diesen so genannten Radikal-Paar-Mechanismus untersuchen die Wissenschaftler seit einigen Jahren auf quantenmechanischer Ebene. „Wenn unsere Annahmen richtig sind – und das halte ich für sehr wahrscheinlich – dann könnten die Ergebnisse unser Verständnis von biologischen Sinnessystemen fundamental ändern“, sagt Mouritsen. Denn die quantenchemischen Untersuchungen deuten darauf hin, dass der Magnetsinn von Vögeln bis zu eine Million Mal empfindlicher ist als das, was Forscher bisher als Grenze für biologische Sinne angenommen haben.

Um künftig noch besser zu verstehen, wie Tiere und insbesondere Vögel ihre erstaunliche Navigationsleistung erreichen, seien multidisziplinäre Ansätze besonders wichtig, so Mouritsen. Diese müssten etwa Erkenntnisse aus der Quantenmechanik, Neurobiologie oder Genetik mit Studien zur Sinneswahrnehmung und zum Verhalten in freier Wildbahn kombinieren.

Originalpublikation: H. Mouritsen : Long-distance navigation and magnetoreception in migratory animals. Nature 558, 50–59 (2018), DOI:10.1038/s41586-018-0176-1

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