Savannen-Schimpansen leiden unter Hitze-Stress

Regulierung der Körpertemperatur zum Schutz vor Überhitzung ist für in der afrikanischen Savanne lebende Schimpansen eine große BelastungText basiert auf Medienmitteilung des Max Planck Instituts für Evolutionäre AnthropologieLeipzig. Als der Mensch im Laufe seiner Evolution offenere und heißere Regionen besiedelte, musste er sich an die neuen Umweltbedingungen anpassen und möglicherweise Schutz vor Überhitzung und eine effizientere Nahrungsverwertung entwickeln. Ein internationales Team um Wissenschaftler des Leipziger Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie und des Forschungszentrums iDiv hat in zwei Studien die physiologischen Parameter von Savannen- und Regenwald-Schimpansen untersucht und ihren Wasser- und Energiehaushalt sowie ihre Stressbelastung verglichen. Demnach ist der Stress, die Körpertemperatur aufrechtzuerhalten, für Savannen-Schimpansen eine enorme Belastung. Im Laufe ihrer evolutionären Geschichte passten sich unsere menschlichen Vorfahren körperlich und in ihrem Verhalten an neue Umgebungen an. Durch vermehrtes Schwitzen oder den Verlust der Körperbehaarung konnten sie zum Bespiel ihre Körpertemperatur besser regulieren und so in offeneren, heißeren Landschaften überleben. Auch die Fortbewegung auf zwei Beinen – das Markenzeichen der Homininen – wird von einigen Wissenschaftlern mit der Besiedlung der Savanne in Verbindung gebracht. Eine Studie dokumentiert nun die erheblichen physiologischen Herausforderungen einer in der afrikanischen Savanne lebenden Schimpansengruppe. Die Forscher haben den Urin von Schimpansen aus Fongoli im Senegal gesammelt und auf eine Reihe von physiologischen Zuständen untersucht. „Das Wetter in Fongoli kann brutal sein – mit einer Durchschnittstemperatur von 37 Grad in der Trockenzeit und etwa sieben Monaten pro Jahr ohne Regen“, sagt Erin Wessling vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie und Hauptautorin beider Studien. Die Forscher haben herausgefunden, dass die Kreatinin- und Cortisol-Werte der Schimpansen gegen Ende der Trockenzeit bei Temperaturen um die 45 Grad und nach Monaten ohne Regen auf eine erhöhte Stressbelastung der Tiere durch Wassermangel und Schwierigkeiten bei der Wärmeregulierung hindeuteten, und dass beides einander möglicherweise noch verstärkt. Kreatinin ist ein Nebenprodukt des muskulären Stoffwechsels, das anzeigt, ob der Körper ausreichend mit Wasser versorgt ist. Cortisol ist ein Hormon, das bei der Stressbewältigung zum Einsatz kommt. Die Forscher belegten außerdem, dass der C-Peptid-Spiegel der Fongoli-Schimpansen je nach Nahrungsverfügbarkeit im Laufe des Untersuchungszeitraums variiert. C-Peptid wird zusammen mit Insulin von der Bauchspeicheldrüse ausgeschüttet und zeigt an, wie es um die Energieversorgung des Körpers steht. Den Werten zufolge können die Schimpansen ernsthaften Stress aufgrund von Nahrungsmangel vermeiden. „Die größte Herausforderung in Lebensräumen wie Savanne und Savannen-Grasland besteht darin, genug Wasser zu sich zu nehmen und nicht zu überhitzen“, sagt Wessling. „Anpassungen, mit denen ein Organismus seine Körpertemperatur auch unter widrigen Bedingungen konstant halten kann, könnten auch in der Evolutionsgeschichte des Menschen eine wichtige Rolle gespielt haben. Schließlich hat der Mensch während seiner Entwicklung ähnliche Lebensräume durchwandert oder besiedelt. In einem nächsten Schritt wäre es also wichtig zu zeigen, dass die Belastungen auf diese Arten von Lebensräumen, die Baumsavannen, beschränkt sind.“ In einer Folgestudie, die diese Woche veröffentlicht wurde, vergleichen Wessling und Kollegen die Variation der drei Biomarker bei Fongoli-Schimpansen mit den gleichen Biomarkern aus dem Urin von Schimpansen aus dem Taï-Nationalpark, einem Tiefland-Regenwald an der Elfenbeinküste. Taï-Schimpansen sollten es mit Durchschnittstemperaturen um die 26 Grad und fast doppelt so viel Niederschlag im Jahr leichter haben als ihrer Artgenossen in der Savanne. Wessling und Kollegen haben herausgefunden, dass die Cortisol-Werte von Schimpansen aus den Regenwäldern von Taï nicht gleichermaßen variieren wie die von Fongoli-Schimpansen. Dies deutet darauf hin, dass thermoregulatorischer Stress eine einzigartige Belastung für Schimpansen darstellt, die in offenen, heißeren Umgebungen leben. Den Ergebnissen zufolge ist die Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln in der Savanne tatsächlich geringer als im Wald. Die Fongoli-Schimpansen verfügen aber dennoch über einen stabileren Energiehaushalt als die Regenwald-Schimpansen. Die Fongoli-Schimpansen scheinen also bereits Strategien entwickelt zu haben, um einen potentiellen Nahrungsmittelmangel zu bewältigen. So ernähren sie sich neben ihrer Lieblingsspeise, reifen Früchten, vermehrt von Termiten, Blumen und Rinde. „Diese Schimpansen haben also bereits Verhaltensweisen entwickelt, um sich an ihre Umwelt anzupassen“, sagt Wessling. Falls unsere Vorfahren ähnliche Anpassungen verwendet haben wie die Fongoli-Schimpansen, könnten auch für den Menschen evolutionäre Anpassungen zur Überwindung thermoregulatorischer Herausforderungen wichtiger gewesen sein als solche, die der besseren Nahrungsverwertung dienten. „Wir haben bei den Fongoli-Schimpansen mehrere außergewöhnliche Verhaltensweisen beobachtet, die wir als Reaktionen auf die Hitze in der Savanne zurückführen, wie zum Bespiel die Nutzung von Höhlen, das Baden in Wasserquellen und die vermehrte nächtliche Aktivität“, sagt Wessling. „Trotz dieser Verhaltensweisen zeigen sie aber immer noch Anzeichen von Wassermangel und thermoregulatorischem Stress. Das deutet darauf hin, dass drastischere Anpassungen, wie etwa anatomische Veränderungen, nötig wären, um solchen Belastungen besser standzuhalten.“ Die Ergebnisse der beiden Studien reichen weit über Theorien zur Ökologie und Evolution der Homininen hinaus und geben auch Einblicke in die möglichen Konsequenzen zukünftiger Klimaszenarien, die das Überleben der Art beeinträchtigen könnten. „Angesichts des fortschreitenden Klimawandels können wir nun besser verstehen, welche Konsequenzen sich für den vom Aussterben bedrohten westlichen Schimpansen in naher Zukunft ergeben könnten: Einerseits erfordert die steigende ökologische Belastung eine flexible Anpassung der Tiere an ihre Umwelt. Andererseits könnten die Regionen am Rande ihres Verbreitungsgebiets für die Tiere unbewohnbar werden, und es wird vermutlich zu Verschiebungen der Verbreitungsgrenzen kommen“, schlussfolgert Co-Autor Hjalmar Kühl vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie und iDiv. Original-Publikation Wessling EG, Deschner T, Mundry R, Pruetz JD, Wittig RM and Kühl HS (2018) Seasonal Variation in Physiology Challenges the Notion of Chimpanzees (Pan troglodytes verus) as a Forest-Adapted Species. Front. Ecol. Evol. 6:60. doi: 10.3389/fevo.2018.00060KontaktDr. Hjalmar Kühl
Leiter der Forschungsgruppe "Nachhaltigkeit und Komplexität der Lebensräume von Menschenaffen"
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie (MPI-EVA)
Tel.: +49 341 3550236
E-Mail: kuehl@eva.mpg.de
Web: www.idiv.de/de/gruppen_und_personen/mitarbeiterinnen/mitarbeiterdetails/eshow/kuehl_hjalmar.html
Dr. Volker Hahn
Medien und Kommunikation
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
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