Schnabelhitze: Die Evolutionstheorie Der Vogelrechnungen Muss Möglicherweise überarbeitet Werden

Neue Forschungen zu Liederspatzen bieten eine neue Sicht auf die Entwicklung des Vogelschnabels, die nuancierter ist als frühere Ideen, die auf Finkenstudien basieren.

Der Schnabel eines Finken entwickelt sich je nach Größe und Form der verfügbaren Samen. Diese konventionelle Weisheit ist eine der am meisten akzeptierten Tatsachen in der Wissenschaft - sie wurde immer wieder in der Forschung bewiesen, die auf den Galapagos-Inseln begann und sich von Charles Darwin in den 1830er Jahren bis zur modernen Arbeit der Evolutionsbiologen Peter und Rosemary Grant erstreckt. Fall geschlossen-richtig?.

Nicht unbedingt. Zwei neue Studien, die vom Ornithologen Russell Greenberg vom Smithsonian Conservation Biology Institute durchgeführt wurden, bestätigen eine aufkeimende Theorie, dass die Schnabelgröße auch eine Anpassung zur Regulierung der Temperatur und zur Wassereinsparung sein kann. "Nur sehr wenige Menschen denken jemals, dass diese Vögel tatsächlich Wasser brauchen", betont Greenberg.

Vor Jahren bemerkte Greenberg, dass Spatzen, die in Süßwassersümpfen mit Süßwasserstress leben, tendenziell höhere Rechnungen haben als ihre Verwandten, die nur wenige Kilometer landeinwärts leben. Dann, im Jahr 2009, las er, dass Wärmebildkameras zeigten, dass Tocotukane bis zu 60 Prozent ihrer Körperwärme durch ihre Rechnungen verlieren. Das brachte ihn zu dem Gedanken, dass Vögel möglicherweise größere oder kleinere Schnäbel entwickeln, je nachdem, ob sie Wärme abgeben oder speichern müssen.

Matthew Symonds, ein Ökologe an der Deakin University in Australien, war einer der ersten, der die Beziehung zwischen Schnabelgröße und Breitengrad (ein Indikator für das Klima) untersuchte. "Eines der Argumente, die auf uns geworfen wurden", sagt Symonds, war, dass Tukane außergewöhnlich große Schnäbel haben, so dass das Phänomen "Strahler" wahrscheinlich für die meisten Vögel nicht zutreffen würde.

In einem am 25. Juli in PLoS ONE veröffentlichten Artikel hat Greenberg dieses Argument als falsch erwiesen. Mit Hilfe der Wärmebildgebung verglich er zwei Unterarten des winzigen Liedsperlings (Melospiza melodia). Obwohl der atlantische Liedsperling und der östliche Liedsperling fast die gleichen Körpergrößen haben, hat der erstere einen Schnabel mit 17 Prozent mehr Oberfläche. Mithilfe der Wärmebildtechnik berechnete das Greenberg-Team, dass der Atlantische Spatz durch seinen größeren Schnabel 33 Prozent mehr Wärme verliert.

"Die Art hat einen ziemlich bescheidenen Schnabel", sagt Symonds, der nicht an der Studie beteiligt war. "Sie könnten denken, 'Wirklich, wie bedeutend könnte es in Bezug auf den Wärmeverlust sein?' Dreiunddreißig Prozent sind wirklich tiefgreifend. Jetzt scheint es, als würde es für alle Arten von Vögeln gelten."

Normalerweise keuchen Vögel, um überschüssige Wärme freizusetzen, dies kann jedoch auch zu Wasserverlust führen. Greenberg vermutet, dass einige Vogelarten ihre Schnäbel als Heizkörper verwenden können, um überschüssige Wärme abzuleiten, ohne wasserähnliche Ohren eines Hasen zu verlieren. Unter der Haut hat ein Schnabel eine hohe Vaskularität und ist nicht isoliert; Wenn das Blut des Vogels heißer als die Umgebungsluft ist, fließt die Wärme vom Schnabel in die Umgebungsluft. Greenberg berechnet, dass der Atlantik-Liedsperling durch die Abgabe zusätzlicher Wärme durch seinen größeren Schnabel etwa 8 Prozent mehr Wasser spart als der Ostspatz mit dem größeren Schnabel. Acht Prozent klingen vielleicht nicht viel, aber es könnte einem Vogel ermöglichen, an heißen Tagen weiterhin Nahrung zu sammeln, sein Territorium zu verteidigen oder Partner zu suchen.

In einer zweiten Studie, die am 27. Juli in Evolution (pdf) veröffentlicht wurde, untersuchten Greenberg und seine Kollegen die Schnabelgröße bei Liedsperlingen, die an der kalifornischen Küste auf und ab gesammelt wurden. Durch die Messung der Schnäbel von 1 488 Museumsexemplaren und die Feststellung ihrer Herkunft stellte das Team fest, dass die Temperatur über 40 Prozent der Variation der Schnabelgröße erklärte. In Gebieten mit höheren Höchsttemperaturen hatten Vögel mit größerer Wahrscheinlichkeit bis zu einem bestimmten Punkt größere Schnäbel. Nach 37 Grad Celsius schrumpften die Schnäbel. Für Greenberg und Symonds stützt dies ungefähr eine zweite Vorhersage der Hypothese: Die Spatzen haben eine Körpertemperatur von etwa 41 ° C und Wärme fließt zu Kälte. Wenn die Lufttemperatur 41 ° C überschreitet, kann der größere Schnabel Wärme absorbieren und zur Haftung werden.

Die vergangene Woche war eine ereignisreiche für die Hypothese, dass die Anforderungen an die Wärmeregulierung die Schnabelmorphologie beeinflussen, aber es gibt noch viel zu tun. Peter Grant lobte die Studien, schrieb jedoch in einer E-Mail: "Die Hypothese würde durch den Nachweis gestärkt, dass die Fitness (das Überleben) von Vögeln in freier Wildbahn aufgrund der unterschiedlichen Wärmeableitung aufgrund der Schnabelgröße variiert."

Auch wenn die neue Hypothese weiterhin Unterstützung findet, negiert sie nicht die eleganten Studien, die von den Grants oder anderen Forschern auf diesem Gebiet durchgeführt wurden. Die Ernährung ist eindeutig ein Faktor, der die Schnabelmorphologie beeinflusst, sagt Greenberg. Die neuen Studien betonen vielmehr, dass Merkmale häufig das Ergebnis von Kompromissen zwischen vielen verschiedenen Faktoren sind.

Für Thomas Smith, einen Evolutionsbiologen an der University of California in Los Angeles, bedeutet die wachsende Unterstützung für die Hypothese, dass wir viele der Arbeiten, von denen wir dachten, dass sie von der Fütterungsökologie getrieben werden, erneut untersuchen und über thermische Beziehungen nachdenken sollten Seien Sie besonders aufregend, wenn Sie sich das auf Galapagos ansehen."

Greenbergs Gedanken gehen in die gleiche Richtung. Was hat er als nächstes vor? "Ich werde weiter daran arbeiten, den Liedsperling zum nächsten Galapagos-Finken zu machen", sagt er.