BioS_2013_2_OE_Ziegler_01
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Erfassung und Erhalt der Amphibienvielfalt In situ & ex situ Projekte des Kölner Zoos Thomas Ziegler und Ruth Dieckmann Anleser: (261 Zeichen) Dem stetigen Anstieg an Neuentdeckungen stehen schwindende Amphibienbestände und Aussterbeereignisse gegenüber. Neben der Erforschung des Status und der Bedürfnisse der Arten im Lebensraum können ex situ Nachzuchtprojekte helfen, bedrohte Amphibien zu erhalten. Schlagwörter: ex situ, in situ, Amphibienprojekte, Erhaltungszucht, Zoo 1 Wie es um die Amphibienvielfalt weltweit bestellt ist Derzeit kennen wir über 6.700 Amphibien (Amphibia) weltweit, wovon über 5.900 Arten Froschlurche (Anura), über 600 Arten Schwanzlurche (Caudata) und über 180 Arten Blindwühlen (Gymnophiona) sind [1], vgl. Mutschmann, diese Auflage. Es werden immer noch neue Arten beschrieben, vor allem aus den Tropen, wo die Biodiversität sowohl am höchsten, als auch noch immer am schlechtesten erforscht ist, vgl. Abb. 1. So waren anlässlich des „Global Amphibian Assessment“ im Jahr 2004 vergleichsweise erst rund 6.000 Amphibienarten weltweit bekannt. Diesen rasant ansteigenden Entdeckungen bzw. Artenzahlen auf der einen Seite steht aber die u.a. durch Lebensraumzerstörung, Umweltverschmutzung oder Ausbreitung von für Amphibien gefährlichen Krankheiten - wie die vom Amphibienchytridpilz (Batrachochytrium dendrobatidis) ausgelöste Chytridiomykose - verursachte globale Amphibienkrise gegenüber, die von der Fragmentierung bzw. Verkleinerung von Amphibienpopulationen bis hin zum Aussterben ganzer Arten reicht [2], vergl. Mutschmann, diese Auflage. Im Jahr 2004 wurden über 32 % der zu diesem Zeitpunkt bekannten Amphibienarten als vom Aussterben bedroht eingestuft. Damit stellen die Amphibien die bedrohteste Wirbeltierklasse überhaupt dar [3]. Nun mag einem die Bedeutung der in der Regel recht klein bleibenden, versteckt lebenden und oftmals nachtaktiven Amphibien auf den ersten Blick nicht besonders wichtig erscheinen, doch spielen sie eine immens wichtige Rolle im Haushalt der Natur. Wenn lokale Bestände oder gar Arten an Amphibien von unserem Planeten verschwinden, hat dies nicht nur den Verlust einer einzigartigen Vielfalt zur Folge, sondern es gehen auch wesentliche Faktoren in den von Amphibien besiedelten Ökosystemen verloren, deren Komplexität wir immer noch nicht vollständig erfasst haben. Amphibien gehören nicht selten zu den häufigsten Wirbeltieren in den Lebensräumen und spielen daher eine wesentliche Rolle im Nahrungsnetzwerk, ob nun als Räuber oder Beute. Man könnte Amphibien aus menschlicher Sicht z.B. auch als wichtige Schädlingsbekämpfer betrachten, ohne die es beispielsweise Insektenplagen gäbe, ganz zu schweigen vom verstärkten Ausbruch von z.B. durch letztere übertragene Krankheiten. Die Bedeutung der Amphibien in ihren Ökosystemen und vor allem ihre Präsenz wird durch das nachfolgende Beispiel besonders deutlich: So übertreffen in einigen Wäldern der östlichen Vereinigten Staaten die Salamander deutlich die Vögel und Säugetiere sowohl hinsichtlich der Individuenzahl, als auch auf die Biomasse bezogen [4]. Welche bedenklichen Folgen das Verschwinden der Amphibien für die Natur und demnach für uns alle hätte, mag derzeit keiner vorauszusehen. Auch gehen der Menschheit mit dem Aussterben der Amphibienarten beispielsweise wertvolle medizinisch nutzbare Substanzen verloren. So gilt der erst 1973 in Australien entdeckte Magenbrütende Frosch Rheobatrachus silus mitsamt der elf Jahre später entdeckten, zweiten Art in dieser Gattung (R. vitellinus) mittlerweile als ausgestorben, so dass dieses besondere Phänomen für die Entwicklung wirksamer Medikamente z.B. für Magenkranke nicht mehr genutzt werden kann. Die Weibchen des Magenbrütenden Frosches verschluckten nämlich als besondere Brutfürsorge die befruchteten Eier und spuckten Wochen später fertig entwickelte Jungtiere aus, ohne dass diese in der Zwischenzeit Schaden genommen hätten. Wie ernst es um die Amphibien tatsächlich steht, verdeutlichen nachfolgende Beispiele: Von den weit über 100 Arten der neotropisch, d.h. in der Neuen Welt verbreiteten, oftmals wunderschön bunt gefärbten Harlekinfrösche der Gattung Atelopus haben nur noch zehn Arten nachgewiesenermaßen stabile Populationen. 42 Atelopus-Arten haben zumindest auf die Hälfte der ursprünglichen Größe geschrumpfte Populationen und zumindest 30 Arten wurden schon seit Jahren nicht mehr in der Natur nachgewiesen, so dass man hier vom Aussterben dieser Arten ausgehen muss [5]. Teils massive Populationsrückgänge waren schon vor acht Jahren von ca. 2.500 Amphibienarten bekannt [6]. 2 Forschung für den Amphibienschutz 2.1 Erfassung der Amphibienvielfalt Bekanntermaßen kann man nur schützen, was man auch kennt. Insofern steht zuallererst die Erfassung der Amphibiendiversität, d.h. die Abgrenzung und Erkennung von Arten, die man nachfolgend zu erhalten versuchen kann. Zum einen helfen Neuentdeckungen oder charismatisch aussehende bzw. hübsch gefärbte Arten, als sogenannte „flagship species“ (Flaggschiffarten) stellvertretend für ein Gebiet bzw. den Erhalt desselben und der gesamten dort vorkommenden Fauna und Flora zu werben. Zum anderen muss man Artgrenzen erkennen können, um gezielten Artenschutz betreiben zu können. Erkennt man nämlich nicht, dass ein ursprünglich als nur eine Art geltendes Amphib mit einer anscheinend weiten Verbreitung in Wirklichkeit aus vielen ähnlich aussehenden, nur kleinräumig verbreiteten Arten besteht, wird man dem Verlust bestimmter Lebensräume oder einzelner Populationen keine weitere Bedeutung zukommen lassen, was dann de facto aber das Aussterben nicht erkannter eigenständiger Arten nach sich ziehen kann. Die korrekte Bestimmung von Amphibien bzw. die Identifizierung der Artgrenzen ist aber schwieriger, als es sich anhört. Amphibien haben nämlich nur wenige Merkmale, anhand derer man sie äußerlich bestimmen kann, angefangen von Körpermaßen, der Färbung bis hin zur Anordnung von Warzen oder der Ausprägung der Schwimmhäute zwischen den Fingern und Zehen. Um äußerlich ähnliche Arten voneinander abgrenzen zu können, kommt der auch Batrachologe genannte Froschlurchforscher in der Regel nicht umhin, die artspezifischen Anzeigerufe der Männchen aufzunehmen und anschließend am Computer auszuwerten, Abb. 2. Da die Männchen der oftmals nachtaktiven Froscharten mit ihren Rufen die Weibchen anlocken, senden sie artspezifische Signale aus, anhand derer nicht nur die Froschweibchen die zu ihnen passende (Männer-) Art sicher identifizieren können, sondern auch die Batrachologen. Aber auch das hört sich leichter an, als es ist, weil man oftmals tief in die natürlichen Habitate vordringen muss, um die Männchen beim Rufen anzutreffen und aufnehmen zu können. Gerufen wird meist auch nur während einsetzendem Regen, so dass die technische Bioakustik-Ausrüstung auf eine harte Probe gestellt wird. Auch darf nicht vergessen werden, dabei die Temperatur zu dokumentieren, da Amphibien ektotherm sind, d.h. ihre Aktivität ist von der Außentemperatur abhängig. Man darf also nur bei ähnlichen Temperaturen aufgenommene Rufe von verschiedenen Fröschen bzw. Arten miteinander vergleichen, da die Rufe bei unterschiedlichen Temperaturen anders klingen. Hat man keine Rufaufnahmen zur Verfügung, so sollten heutzutage nicht nur morphologische Vergleiche, sondern auch molekularbiologische (genetische) Untersuchungen stattfinden, die allerdings aufwändig und kostspielig sind, um Klarheit darüber zu haben, ob man es beispielsweise mit einer variabel gefärbten Art zu tun hat, oder bei äußerlich ähnlich aussehenden Amphibien um in Wirklichkeit verschiedene Arten. Ging man früher davon aus, dass Arten rein äußerlich gut abzugrenzen, d.h. zu bestimmen sind, so weiß man heute nämlich um die Existenz so genannter kryptischer („versteckter“) Arten. Diese sehen sich äußerlich sehr ähnlich, sind also auf den ersten Blick kaum auseinanderzuhalten und lassen sich erst anhand vorgenannter Untersuchungsmethoden oder winziger, nachfolgend auf die molekularen Befunde gefundener Details voneinander unterscheiden. Der moderne Amphibiendiversitätsforscher arbeitet also multidisziplinär, man spricht dann auch von integrativer Taxonomie, nämlich wenn man verschiedene Methoden anwendet, um Arten bzw. Artgrenzen erkennen bzw. erfassen zu können. 2.2 Amphibienvielfalt in Vietnam: Ein Beispiel für einen Biodiversitäts-Hotspot Zu den globalen Hotspots der Biodiversität zählt auch Vietnam, ein Land in dem sich der Kölner Zoo schon seit 15 Jahren für Erforschung und Erhalt der Artenvielfalt einsetzt. Hier gibt es besonders viele endemische Arten, also Arten die es nur dort auf der Welt gibt. Auch scheinen die Zahlen an Neuentdeckungen aus diesem Land immer noch nicht abzunehmen. Kannte man im Jahr 1996 erst 82 Amphibienarten aus Vietnam, so waren es Mitte 2010 bereits 181 Arten [7]. Allein im letzten Jahrzehnt wurden neben diversen Neunachweisen über 40 neue Amphibienarten aus Vietnam beschrieben und die Tendenz ist immer noch steigend [8]. Alleine im Zeitraum zwischen 2009 bis 2010 wurden aus Vietnam 21 neue Amphibien- und Reptilienarten und -unterarten beschrieben [7]. Von vielen dieser Neuentdeckungen weiß man aber bis heute nur, dass es sie gibt; in den meisten Fällen fehlen uns jegliche Informationen zu Verbreitung, Bedrohungsstatus oder Biologie. Da hier Einsatz Not tut – es ist ein Wettlauf mit der Zeit, Arten zu identifizieren oder zu beschreiben, bevor sie (oftmals mit ihrem Lebensraum) verschwunden sind – engagiert sich der Kölner Zoo schon seit vielen Jahren hinsichtlich Biodiversitätserforschung in Vietnam und seit jüngstem auch in Laos. Gemeinsam mit den asiatischen Partnern und Studenten aus Deutschland bzw. Europa und Asien finden regelmäßig Exkursionen vornehmlich in den Waldgebieten Zentral- und Nordvietnams statt, aber auch in Südvietnam und in der Vietnam vorgelagerten Inselwelt. Am bekanntesten ist hier sicherlich der Kölner Langzeiteinsatz in Phong Nha – Ke Bang, ein Karstwaldgebiet in Zentralvietnam nahe der laotischen Grenze, dessen Status sich in der Zwischenzeit vom Naturschutzgebiet zum Nationalpark verbessert hat und das heute als UNESCO Weltnaturerbe gilt. Als wir im Jahr 2000 unsere ersten Forschungsergebnisse über die Amphibien- und Reptilienvielfalt dieses Gebiets veröffentlichten, kannten wir 96 Arten von dort. In einer neueren Studie konnten wir die Anzahl im Jahr 2006 bereits auf 140 erhöhen [9]. Rückwirkend betrachtet kam es allein in den letzten Jahren zu 15 Neuentdeckungen an Amphibien und Reptilien alleine durch unsere Forschungstätigkeiten in diesem nur ca. 120.000 ha umfassenden Gebiet. Bei solch einer hohen Zahl an Wirbeltierneuentdeckungen in einem so kurzen Zeitraum aus nur einem einzigen kleinen Gebiet, kann man sich vorstellen, was noch an Neuentdeckungen aus den Wäldern Vietnams bzw. aus denen der tropischen Regionen weltweit zu erwarten ist. 2.3 Erforschung der Biologie: Voraussetzung für passende Schutzmaßnahmen Hat man die Artenvielfalt einer Amphibiengruppe oder eines Gebietes erst einmal erfasst – und man hat aus obigen Beispielen ersehen können, wie lange so etwas dauern kann –, so hat man die Basis für weitere, insbesondere ökologische Forschungen gelegt, die für die Erhaltung der Arten unabdingbar sind. In diesem zweiten Schritt muss geklärt werden, wie die Arten an ihren Lebensraum angepasst sind, d.h. was brauchen sie zum Überleben? Auch das Vorkommen muss geklärt werden, d.h. ob es nur eine engräumig verbreitete Art ist, oder eine, die sehr weit verbreitet ist. Letztlich muss dann auch mehr über den Populationsstatus in Erfahrung gebracht werden, d.h. in welchen Populationsdichten kommt die Art überhaupt vor, um bei bedenklich geschrumpften Populationen durch entsprechende Maßnahmen aktiv werden zu können. Wie dieser Satz bereits impliziert, können dann diese Informationen u.a. zur Ökologie und zum Vorkommen in einem dritten Schritt für den Zuschnitt passender Naturschutzmaßnahmen genutzt werden. Um sich dies besser vorstellen zu können, möchte ich nachfolgend ein aktuelles Beispiel aus der naturschutzbezogenen Forschung unserer Vietnam- Arbeitsgruppe vorstellen: Der Vietnammolch (Tylototriton vietnamensis) wurde erst vor sieben Jahren entdeckt, Abb. 3. Es handelt sich um eine für Vietnam endemische Art, die noch dazu von nur wenigen Lokalitäten im Norden Vietnams bekannt ist. Im Rahmen einer Doktorarbeit werden nun erstmals systematisch Informationen zur Biologie, insbesondere Ökologie, Verbreitung und Populationsgröße dieser Art zusammengetragen. Mittels eines auf den bisher vorhandenen Lebensraumdaten basierenden, computergestützten Nischenmodells konnten weiterhin potentielle, bisher noch nicht bekannte Vorkommen dieser Molchart im Norden Vietnams berechnet werden, die nun mittels eines großen logistischen Aufwands im Rahmen von Feldforschung abgesucht werden. Können wir künftig weitere Vorkommen des Vietnammolchs nachweisen, besteht basierend auf diesen Nachweisen die Chance, weitere Schutzgebiete auszuweisen und vielleicht sogar einen Schutzkorridor für diese Art zu schaffen. Da es in Vietnam verglichen mit den Froschlurchen nur wenige Schwanzlurcharten gibt, und der Vietnammolch zudem auch noch recht hübsch gefärbt ist, hat er nämlich das Potential als Flaggschiffart für den Erhalt eines Gebietes und für die gesamte dort vorkommende Fauna und Flora zu werben. Damit entsprechende Informationen auch an die Entscheidungsträger, die Naturschutzbehörden, aber auch an die Bevölkerung bzw. Touristen gelangen, haben wir speziell für ein den Vietnammolch beherbergendes Naturschutzgebiet eine in englischer und vietnamesischer Sprache verfasste Informationsbroschüre geschrieben und mit nur geringfügigen Drittmitteln, bereitgestellt von der Europäischen Vereinigung der Zoos und Aquarien (EAZA), drucken können, um unser bisheriges Wissen bereitzustellen und Bewusstsein zu schaffen, den entsprechenden Lebensraum dauerhaft zu erhalten [10]. Erst vor kurzem fand in Hanoi eine von der Amphibien Arche („AArk“) – gegründet vom Weltverband der Zoos und Aquarien (WAZA), von der IUCN SSC Erhaltungszucht-Spezialistengruppe (CBSG) und dem Bündnis zum Überleben der Amphibien (ASA) - initiierte Konferenz zur Beurteilung des Amphibienschutzes der in Kambodscha, Laos und in Vietnam vorkommenden Arten statt [11]. Hier helfen aktuelle Forschungen Amphibienarten besser den tatsächlichen einschätzen angemessen aufwerten zu können. und Bedrohungsstatus gegebenenfalls der einzelnen Schutzstatuten 2.4 Eine Besonderheit der Amphibien: Der biphasische Lebenszyklus In ihrer Entwicklung durchlaufen Amphibien ein an eine aquatische Umgebung gebundenes Larvenstadium, während die Erwachsenen in teils völlig anderen Lebensräumen leben und sehr unterschiedliche ökologische Anpassungen zeigen können. Mit der Metamorphose (Umwandlung) von der in der Regel wasserlebenden Larve zum meist mehr oder weniger landlebenden Amphibium gehen nicht selten auch Änderungen in Atmung, Ernährung, Körperbau und Fortbewegungsweise einher. Denken wir an die heimische Froschfauna, beispielsweise an den Grasfrosch (Rana temporaria), so ist das Larvenstadium (Kaulquappe) wasserlebend, mit seinem Hornschnabel vornehmlich an das Abraspeln pflanzlicher Nahrung angepasst, kiemenatmend und die Fortbewegung erfolgt über einen Ruderschwanz, Abb. 4. Der nach der Metamorphose landlebende Grasfrosch ernährt sich hingegen von tierischer Nahrung, atmet über Lungen (und anteilig auch über die Haut), und die Fortbewegung erfolgt über die an ein Springen angepassten Gliedmaßen. Aufgrund dieser mitunter drastischen Unterschiede zwischen den Larvenstadien und den Amphibien nach Abschluss der Metamorphose sowohl was u.a. die Morphologie, Physiologie und Ökologie betrifft, ist es wichtig, nicht nur die umgewandelten Amphibienstadien zu kennen bzw. zu erforschen, sondern auch die Larvalstadien. Will man Amphibien schützen, darf man eben nicht nur die Bedürfnisse der uns in der Regel besser bekannten Stadien, d.h. als fertig metamorphosierte oder ausgewachsene Amphibien kennen, sondern auch die der weniger bekannten Larvenstadien. Was nutzt beispielsweise ein Schutzgebiet für eine bestimmte Amphibienart, wenn es die ökologischen Bedürfnisse der Erwachsenen erfüllt, aber geeignete Biotope für die Fortpflanzung bzw. die Entwicklung der Larvenstadien fehlen? Man muss also auch die zu den Arten zugehörigen Larvalstadien kennen, und wissen, an welche aquatischen Biotope mit welchen speziellen abiotischen und biotischen Parametern sie angepasst sind, will man eine Art erfolgreich im Freiland erhalten. Allerdings sind noch von den wenigsten Amphibienarten die Larvenstadien bekannt. Ging man früher einfach davon aus, dass beispielsweise in einem Tümpel vorkommende Larven ebenfalls dort vorkommenden Fröschen zugeordnet werden konnten, so weiß man heute, insbesondere im Zeitalter von kryptischen Arten, dass solch eine oberflächliche Zuordnung längst nicht mehr zulässig ist. Bei der Feldforschung bzw. Freilandarbeit wird heutzutage dafür das so genannte „tadpole matching“ angewandt, d.h. man vergleicht die DNA von in einer Region vorkommenden Larven und erwachsenen Amphibien. Liegt bei der anschließenden Auswertung im Labor eine 100-prozentige molekulare Übereinstimmung vor, so hat man den Nachweis, zu welcher Art im Erwachsenenstadium die entsprechende Larve gehört. Letztere kann dann morphologisch beschrieben werden, mitsamt den oftmals artspezifischen Mundfeldstrukturen, was dann nachfolgende Bestimmungen im Freiland (dann auch ohne molekulare Untersuchungen) ermöglicht. Eine andere Möglichkeit, Larvenstadien Arten zuordnen zu können, ist die Haltung von Arten und die Dokumentation der Entwicklungsstadien nach geglückter Fortpflanzung. Dies ist aber sehr zeitaufwändig und unter Exkursionsbedingungen (z.B. in einem Zelt und ohne geeignete Aquaristikausrüstung) umständlich und nur schwer durchführbar. Für diesen immens wichtigen Forschungsschritt sind aber Zoologische Gärten bzw. Amphibienhaltungen prädestiniert, worauf an späterer Stelle noch ausführlich eingegangen werden soll. 3 Wie kann man Amphibien schützen? 3.1 Allgemeines Selbstverständlich steht für den Erhalt der Amphibienvielfalt der Lebensraumschutz an oberster Stelle. Ohne geeignete, ursprüngliche, nicht belastete und verschmutzte Lebensräume werden wir generell weder Fauna noch Flora dauerhaft erhalten können, bis auf die wenigen flexiblen Arten, die sich den menschlichen Eingriffen in den Naturhaushalt anpassen können. Die Erhaltung von natürlichen Lebensräumen und die Ausweisung von Schutzgebieten mit geeigneten Amphibienhabitaten, am besten noch miteinander im Verbund stehend, stehen also an vorderster Stelle. Doch ist die Amphibienkrise ein multikausales Ereignis (auf das in diesem Heft ja schon anderweitig hinreichend eingegangen wird), und man ist kaum in der Lage, alle Faktoren hinreichend berücksichtigen zu können, zumal sich diese auch von Region zu Region verändern. Illegaler Amphibienfang für den Lebendtierhandel oder als kulinarische Delikatesse kann zudem auch in Schutzgebieten stattfinden. Hier hat jeder von uns selbst die Chance, Amphibienschutz zu betreiben, indem jeder für sich selbst entscheidet, ob und was er kauft bzw. verzehrt. Doch gibt es weitere Bedrohungen, die bis in unberührte Schutzgebiete hereinreichen, wie die durch den Amphibienchytridpilz verursachte, nicht selten für die Amphibien tödlich endende Chytridiomykose, denen wir und natürlich die Amphibien derzeit in situ, also vor Ort, relativ machtlos gegenüber stehen. Hier können ex situ Ansätze, d.h. Erhaltungszuchten in Menschenhand helfen, Amphibienarten vor der kompletten Ausrottung zu bewahren. 3.2 Ex situ Amphibienprojekte / Erhaltungszucht Betrachtete man Zoos früher nicht selten als Tiergefängnisse, bekommen diese heute eine ganz andere Bedeutung. Moderne, wissenschaftlich geführte Zoos mit großzügigen, besucherattraktiven Anlagen und selbst auferlegten, hohen Ansprüchen – es gilt hier das Motto: Erholung, Bildung, Forschung & Naturschutz verstehen sich als Artenschutzzentren, die sich sowohl durch ex situ Erhaltungszuchtprogramme als auch durch die Unterstützung oder gar Durchführung von Forschungs- und Schutzprojekten in den Lebensräumen der Arten für diese einzusetzen versuchen [12]. Da der Chytridpilz auch vor primären, d.h. unberührten und ungestörten Lebensräumen nicht halt macht und Populationen bis hin zu ganzen Arten auslöschen kann, wie mehrfach schon geschehen ist, sind an manchen Stellen bzw. für manche Arten Erhaltungszuchtprojekte in Menschenhand die einzige Chance, sie am Leben zu erhalten und vor der Ausrottung zu bewahren, bis das Problem in ihrem Lebensraum gelöst und an Wiederansiedlungen zu denken ist. Dies war auch der Grund, warum im Jahr 2008 eine internationale Kampagne („Year of the Frog“) zum Schutz der Amphibien ins Leben gerufen worden ist. Zoos und Amphibienhaltungen kamen und kommen in diesem Rahmen der Status moderner Archen zu, die sich für die Erhaltung von bedrohten Arten und Aufrechterhaltung von Reservepopulationen in Menschenhand einsetzen. Auch der Kölner Zoo hat diverse Amphibienanlagen, nicht nur im Schaubereich, sondern auch hinter den Kulissen: Angefangen mit einer Amphibienquarantäne, d.h. einem isolierten Raum mit diversen Terrarien, der nur für Neuzugänge reserviert ist, die dort erst einmal auf Krankheiten und natürlich auf einen möglichen Befall mit dem Amphibienchytridpilz getestet werden, bis hin zu einer ca. 40 Terrarien und Aquarien umfassenden Amphibiennachzuchtstation, wo wenig bekannte, bedrohte oder noch unerforschte Arten gehalten und zur Nachzucht gebracht werden können, Abb. 5. So wurden dort bisher bereits ca. 20 Amphibienarten zur Vermehrung gebracht und die Nachzuchten auch an andere Institutionen verteilt. Durch unsere universitäre Anbindung in Forschung und Lehre können in diesem Rahmen Studenten Praktika absolvieren und Abschlussarbeiten durchführen, in denen z.B. noch unbekannte Larvalstadien beschrieben und deren Entwicklung bzw. generell die Reproduktion gezielter Arten untersucht und nachfolgend publiziert und so dieses Wissen anderen Einrichtungen zur Verfügung gestellt werden kann. Es muss aber an dieser Stelle auch klar betont werden, dass Amphibien nachzuziehen gar nicht so leicht ist, wie es sich zunächst anhört, und es mitunter Jahre, wenn nicht Jahrzehnte dauern kann. Es muss daher rechtzeitig damit begonnen werden, nach den entsprechenden Haltungsparametern zu suchen, die eine Reproduktion einleiten, in der Regel verstärkte Beregnung, vorhergehende Trockenzeiten, Änderungen des Luftdrucks, des Terrarienklimas oder veränderte Wasserstände. Einmal abgelegte Eier können verpilzen und auch das Aufziehen der Larven ist eine Kunst für sich. Um wirklich eine Population in Menschenhand aufrecht erhalten zu können, bedarf es intensiver Vorbereitungen, mitunter einschließlich genetischer Voruntersuchungen, um die Identität der Zuchtgruppe zweifelsfrei klären zu können, und natürlich sich an solch einem Programm beteiligende andere Zoologische Einrichtungen bzw. Amphibienhaltungen, um die genetische Variabilität in der Reservepopulation aufrecht erhalten zu können. 3.3 Die Amphibienstation in Hanoi Solche Amphibienhaltungen machen natürlich besonders viel Sinn in den Ursprungsländern selbst, weil kostenintensive und aufgrund veterinärmedizinischer Papiere und anderer Genehmigungen aufwändige Transfere dann entfallen, und spätere Auswilderungsvorhaben viel einfacher direkt vor Ort, also im Ursprungsland umzusetzen sind. Aus diesem Grund hat der Kölner Zoo im Rahmen seiner Aktivitäten in Vietnam zusammen mit seinen Partnern vom Institut für Ökologie und Biologische Ressourcen der Vietnamesischen Akademie für Wissenschaft und Technologie in Hanoi u.a. mit finanzieller Unterstützung des Amphibienfonds der Stiftung Artenschutz / Verband Deutscher Zoodirektoren (VDZ), der Europäischen Vereinigung der Aquarienkuratoren (EUAC) und des Weltaquarienzooverbands (WAZA) eine Amphibienstation aufgebaut [13, 14], Abb. 6. In dieser Amphibienstation konnten bisher 14 Amphibienarten vermehrt, ihre Reproduktion und die Haltungsanforderungen untersucht und Larvenstadien sowie deren Entwicklung gemeinsam durch deutsche und vietnamesische Studenten dokumentiert werden [15]. Die bilaterale Kooperation und Ausbildungsaspekte wurden und werden noch durch Pfleger-, Studenten- und Wissenschaftleraustausche zwischen Vietnam und Deutschland vertieft. Einige der Nachzuchten aus der Amphibienstation in Hanoi wurden bereits in andere Zoos z.B. nach Europa weitergegeben um so Reservepopulationen von bedrohten oder noch kaum bekannten Arten aufbauen zu können. Eine ganz aktuelle Erfolgsgeschichte ist hier die Nachzucht der hübschen Moosfroschart Theloderma corticale in der Amphibienstation, die vor einigen Jahren von uns an europäische Zoos zur Blutauffrischung der Bestände weiter vermittelt wurde, Abb. 7. Auch der Kölner Zoo durfte ein Nachzuchtpaar aus der Amphibienstation aufnehmen, dass sich mittlerweile bereits mehrfach in Köln fortgepflanzt hat. 4 Ausblick Abschließend betrachtet kann festgehalten werden, dass wir sowohl durch weitere Feldforschung im Freiland als auch durch Nachzuchtbemühungen in Zoos und Amphibienhaltungen die Chance haben, das immer noch zu geringe Wissen über die Amphibien zu mehren und für künftige Schutzmaßnahmen zu nutzen [16]. Auch der Aufbau von Erhaltungszuchten für bedrohte Arten wird seinen Beitrag dazu leisten, um diese faszinierenden Tiere auch langfristig auf diesem unseren Planeten erhalten zu können. Es ist daher nötig, bereits in der Schule Wissen über diese faszinierende Tiergruppe aufzubauen und bei den Schülern ein Bewusstsein für die Schutzwürdigkeit der Amphibien zu schaffen. 5 Amphibien im Unterricht 5. 1 Vielfalt kennenlernen im Zoo oder Tierpark Wie kann die faszinierende Vielfalt der Amphibien vermittelt werden? Eine Möglichkeit, ausgewählte Lurche kennenzulernen, ist der Zoobesuch. Im Kölner Zoo werden bei Schulklassenführungen Vertreter der verschiedenen Ordnungen vorgestellt, z.B. Agakröte und Baumsteigerfrösche als Vertreter der Froschlurche, Krokodilmolch oder Riesensalamander als Vertreter der Schwanzlurche sowie die Mexikanische Schwimmwühle als Vertreter der Blindwühlen. Thematisch lassen sich mit dieser Auswahl ganz verschiedene Aspekte aufgreifen, wie das Thema invasive Arten, Brutstrategien, Warntrachten oder entwicklungsbiologische Fragestellungen bei den Riesensalamandern. Der Schwerpunkt bei einem Zoobesuch liegt jedoch bei den exotischen Arten. Im Unterricht könnten Artmonographien in Gruppen erarbeitet und vorgestellt werden. Die globale Bedrohungssituation lässt sich mit Arbeitsblatt 1 erarbeiten, Arbeitsblatt 2 setzt sich konkret mit dem Chytridpilz auseinander. 5. 2 Bioakustik Eine Möglichkeit sich den Lurchen zu nähern, ist die Zuordnung von Froschlauten. So machte sein ungewöhnlicher Paarungslaut die Wissenschaftler in Panama auf eine neue Froschart aufmerksam, den Gelbfärber-Regenfrosch (Diasporus citrinobapheus) [1, 18]. Im Kölner Zoo wurde ein PC-gesteuertes Programm entwickelt, mit dem sich nicht nur die Laute unterschiedlicher Arten abrufen lassen, diese werden zugleich auch in einem Oszillogramm sichtbar gemacht. Auf diese Weise lassen sich die Unterschiede nah verwandter Arten und die Bedeutung der Bioakustik für die Freilandforschung eindrücklich aufzeigen. Exemplarisch kann dies im Unterricht anhand von Arbeitsblatt 3 erarbeitet werden. 5. 3 Amphib oder Reptil? Die Merkmale der Amphibien lassen sich am besten im direkten Vergleich mit Reptilien herausarbeiten. Es sollten aber auch jeweils ein Vertreter der Vögel, Säuger und Fische angesprochen werden, um alle Wirbeltierklassen abzudecken. Dazu können Bildkarten ausgelegt werden, die von den Schülerinnen und Schülern sortiert werden müssen. Anhand der Karten können dann die Merkmale herausgearbeitet und diejenigen von Amphibien und Reptilien gegenübergestellt werden. Dazu kann das Arbeitsblatt der Zooschule Köln herangezogen werden (siehe OE). 5 4. Von Maulbrütern und Geburtshelfern Die Entwicklung vom Ei über die Kiemen tragende Larve zum Lungen atmenden Adulttier hat in der Welt der Lurche viele Spielarten entwickelt, siehe dazu auch Kupfer und Hoßfeld diese Ausgabe. Zunächst einmal kann die typische Entwicklung von Frosch, Kröte und Molch gegenübergestellt werden. Schon am Laich lassen sich die unterschiedlichen heimischen Gruppen unterscheiden. Während die Froschlurche in der Regel Laichballen absetzen, legen die Kröten Laichschnüre aus. Die Molche wiederum wickeln jedes Ei einzeln an eine Wasserpflanze. Auch die Entwicklung der Kaulquappen von Frosch- und Schwanzlurchen verläuft unterschiedlich. Als typische R-Strategen laichen viele Arten in großer Zahl ab, nehmen aber auch große Verlustzahlen in Kauf. Viele vor allem tropische Amphibienvertreter haben dagegen als K-Strategen besondere Brutstrategien entwickelt, die eine hohe Überlebensrate des Nachwuchses, allerdings in geringerer Individuenanzahl, sichern. 1. Die südamerikanische Wabenkröte (Pipa pipa) bleibt ihr Leben lang im Wasser. Zur Fortpflanzung vollführen beide Partner einen umklammerten Looping, wobei beide gleichzeitig die Geschlechtszellen abgeben. Die herabsinkenden, befruchteten Eier werden vom Weibchen mit dem Rücken aufgenommen und dort wabenartig eingekapselt. So können sich die Larven vor Fressfeinden geschützt entwickeln. 2. Bei den Beutelfröschen (Gastrotheca) bildet das Weibchen auf dem Rücken eine Tasche aus, in der sich der befruchtete Laich entwickelt. 3. Der Antillen-Pfeiffrosch (Eleutherodactylus cornutus) legt seine relativ großen Eier an Land ab. Die Entwicklung der Kaulquappe findet im Ei statt, der Jungfrosch befreit sich mit Hilfe eines Eizahns. 4. Die südamerikanischen Makifrösche (Phyllomedusa) bringen die befruchteten Eier an Blättern über der Wasseroberfläche an. Die schlüpfenden Kaulquappen fallen ins Wasser und entwickeln sich dort weiter. 5. Die Ruderfrösche (Rhacophoridae) sind für ihre Schaumnester bekannt. Die Weibchen sondern ein Sekret ab, das sie mit den Hinterbeinen zu Schaum schlagen. Die Schaumnester werden an Pflanzenstrukturen oberhalb der Wasserschicht angebracht und die Eier dort hinein gegeben. 6. Die Baumsteigerfrösche sind ein gutes Beispiel für Brutpflege. Diese ist besonders ausgefeilt beim Erdbeerfrosch (Oophaga pumilio). Das Weibchen legt die Eier an Land ab, wo sie von beiden Elterntieren mit Kloakenflüssigkeit feucht gehalten werden. Nach dem Schlüpfen trägt das Weibchen die Larven einzeln in Wasser gefüllte Blattachseln der Bromelien, wo sie zusätzlich unbefruchtete Eier als Nahrung bekommen. 7. Bei den Geburtshelferkröten (Alytidae) ist es das Männchen, das sich die befruchteten Eier in Laichschnüren um die Hinterbeine wickelt und so geschützt mit sich herumträgt. 8. Faszinierend ist die Fortpflanzungsbiologie der Maulbrüterfrösche (Rheobatrachus), bei denen die Weibchen die befruchteten Eier in den Magen abschlucken. Dort entwickeln sich die Kaulquappen – durch ein Hormon vor der Magensäure geschützt – zu Jungfröschen heran. Leider gehört diese Strategie der Vergangenheit an, beide Arten der Maulbrüterfrösche sind in Australien ausgestorben. 9. Der Alpensalamander (Salamandra atra) vollzieht eine direkte Entwicklung in der Gebärmutter des Weibchens und wird voll entwickelt und Lungen atmend geboren. Mit Arbeitsblatt 4 können verschiedene Brutstrategien kennengelernt und klassifiziert werden (Vorschlag AB 4 als OE). Abseits der Fortpflanzungsbiologie gibt es weitere faszinierende Phänomene bei Amphibien, die Schüler inspirieren können sich für diese Tiergruppe zu interessieren. So zum Beispiel die Anpassungen an extreme Lebensräume. Der südamerikanische Laubfrosch Phyllomedusa sauvagei, der in den Trockengebieten des Gran Chaco lebt, überzieht sich mit einer wachsartigen Schicht, die ihn vor Austrocknung schützt. Der Wasserreservoirfrosch Litoria platycephala speichert Wasser in einer Blase unter der Haut. Dies wissen auch die Aborigines und machen es sich zunutze: Sie graben die Frösche aus und saugen sie wie „Trinkpäckchen“ leer [19]. Literatur [1] http://research.amnh.org/vz/herpetology/amphibia/ (Zugriff: 12.7.12) [2] Mendelson, J.R. Lips, K.R., Gagliardo, R.W., Rabb, G.B., Collins, J.P., Diffendorfer, J.E., Daszak, P., Ibanez, R., Zippel, K.C., Lawson, D.P., Wright, K.M., Stuart, S.N., Gascon, S.C., de Silva, H.R., Burrowes, P.A., Joglar, R.L., La Marca, E., Lötters, S., du Preez., L., Weldon, C., Hyatt, A., Rodrigues-Mahecha, J.V., Hunt, S., Robertson, H., Lock, B., Raxworthy, C.J., Frost, D.R., Lacy, R.C., Alford, R.A., Campbell, J.A., Parra-Olea, G., Bolanos, F., Domingo, J.J. C., Halliday, T., Murphy, J.B., Wake, M.H., Coloma, L.A., Kuzmin, S., Price, M.S., Howell, K.M., Lau, M., Pethiyagoda, R., Boone, M., Lannoo, M.J., Blaustein, A.R., Dobson, A., Griffiths, R.A., Crump. M.L., Wake, D.B., Brodie Jr., E.D. (2006): Biodiversity. Confronting amphibian declines and extinctions. Science, 313, 48 (Vorschlag: Mendelson et al.) [3] http://www.iucnredlist.org/initiatives/amphibians/ [4] Haas, A. (2004): Lissamphibia, Amphibien. S. 311 - 340. In: Westheide, W.; Rieger, R. (Hrsg.) Spezielle Zoologie. Teil 2: Wirbel- oder Schädeltiere. Spektrum Akad. Verlag, Heidelberg, Berlin. [5] La Marca, E., Lips, K.R., Lötters, S., Puschendorf, R., Ibanez, R., RuedaAlmonacid, J. V., Schulte, R., Marty, C., Castro, F., Manzanilla-Puppo, J., GarciaPerez, J. E., Bolanos, F., Chaves, G., Pounds, J. A., Toral, E., Young, B. E. (2005): Catastrophic declines and extinctions in Neotropical Harlequin frogs (Bufonidae: Atelopus). Biotropica, 37(2), pp. 190 – 201. 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[17] Wildenhues, M., Rauhaus, A., Bach, R., Karbe, D., van der Straeten, K., Hertwig, S.T., Ziegler, T. (2012): Husbandry, captive breeding, larval development and stages of the Malayan horned frog Megophrys nasuta (Schlegel, 1858) (Amphibia: Anura: Megophryidae). Amphibian and Reptile Conservation, 6(1), pp. 15 – 28. [18] www.focus.de, Focus online [19] Stiftung Artenschutz, Verband deutschsprachiger Zoopädagogen (VZP), 2008. Sei kein Frosch. Hilf uns! Materialien und Hintergründe zum weltweiten Amphibiensterben. Anschrift der Verfasser Privat-Dozent Dr. Thomas Ziegler, Ruth Dieckmann, AG Zoologischer Garten Köln, Riehler Str. 173, 50735 Köln ([email protected]), ([email protected]). Kurzfassung Amphibien sind die bedrohtesten Wirbeltiere; es werden immer noch regelmäßig neue Arten beschrieben. Erst wenn wir die Artenzahlen kennen und mehr über Ökologie, Populationsstatus und Bedrohung wissen, werden wir sie hinreichend in und ex situ schützen können. Die angebotenen Materialien sollen das Interesse der Schüler für diese Tiergruppe wecken, sie können unabhängig von Zoobesuchen im Unterricht eingesetzt werden. Legenden: Abb. 1: Trotz seiner auffälligen Färbung wurde der Ruderfrosch Rhacophorus kio erst vor wenigen Jahren als eigenständige Art erkannt und wissenschaftlich beschrieben; sein Populationsstatus ist abnehmend und die Art gilt als gefährdet. Foto T. Ziegler Abb. 2 Anhand der unterschiedlichen Klangdiagramme der Froschrufe kann man auch sehr ähnlich aussehende und zusammen vorkommende Arten in der Regel gut unterscheiden, wie hier links im Bild die vietnamesischen Ruderfrösche Polypedates leucomystax (links oben) und P. mutus (links unten) nebenstehend mit den dazugehörigen Spektrogrammen (jeweils oben) und Oszillogrammen (jeweils unten) ihrer männlichen Anzeigerufe. Foto T. Ziegler Abb. 3 Tylototriton vietnamensis – eine für Vietnam endemische, erst vor kurzem entdeckte Molchart, deren Ökologie und Populationsstatus gerade von uns untersucht werden, um die derzeit auf der Vorwarnliste geführte Art künftig besser schützen zu können. Foto: T. Ziegler Abb. 4 Zipfelkrötenfrosch (Megophrys nasuta) in der Amphibienaufzuchtstation des Kölner Zoos nebst Trichtermundlarven, deren Entwicklung dort erstmalig studiert und beschrieben werden konnte [17]. Foto: T. Ziegler Abb. 5 Amphibienquarantänestation im Kölner Zoo: Hier wird jeder Neuzugang erst einmal auf Krankheiten bzw. den potentiellen Befall mit dem gefährlichen Amphibienchytridpilz hin untersucht, bevor er zu den anderen Amphibien in die Amphibienaufzuchtstation darf. Foto: D. Karbe Abb. 6 Vietnamesische und deutsche Studenten bei der Erforschung der Vermehrung und Dokumentation der Entwicklungsstadien noch wenig bekannter oder bedrohter Amphibienarten in der Amphibienstation in Hanoi, Vietnam. Foto: T. Ziegler Abb. 7 In der Amphibienstation Hanoi geglückte Nachzucht der vom Aussterben bedrohten Moosfroschart Theloderma bicolor. Foto: T. Ziegler
