Ökologische Randbedingungen von Paarungssystemen bei Fischen

Das weitverbreitete Vorkommen von Tieren, die Jungtiere aufziehen, mit denen sie nicht verwandt sind, stellt eine besondere Herausforderung für Evolutionsbiologen dar. Die sogenannte Bruthilfe, bei der rangniedrige Tiere ihre eigene Fortpflanzung hinauszögern und sich stattdessen um fremde Junge kümmern, ist wohl eines der extremsten Beispiele für alloparentale Aufzucht. Das Modell der ökologischen Randbedingungen, welches das Bruthelferverhalten auf die mangelnde Verfügbarkeit von Ressourcen wie Territorien oder Paarungspartner zurückführt, ist eines der gängigsten Erklärungsmodelle warum Bruthelfer Jungtiere anderer aufziehen. Neben Bruthilfe gibt auch die Fortpflanzungsstrategie der Polygynie den Forschern Rätsel auf. Warum sollte ein Weibchen ein Männchen wählen, dessen Brutpflegeinvestition es sich mit einem weiteren Weibchen teilen muss, wenn es ausreichend unverpaarte Männchen gibt? Bei der Beantwortung dieser Frage kann das Modell der ökologischen Randbedingungen helfen. Die Fähigkeit eines Männchens, genügend Resscourcen für mehrere Weibchen zu monopolisieren, ist hauptsächlich durch die räumliche Verteilung dieser Ressourcen gegeben. Obwohl das Modell der ökologischen Randbedingungen sich bei der Erforschung von Bruthelfersystemen und Polygynie als nützlich erwiesen hat, gibt es bis heute keine umfassende Erklärung dieser beiden Phänomene. In diesem Projekt wollen wir ökologische und endokrinologische Faktoren so variieren, dass eine monogame Fischart ohne Brufhelfersystem erste Ansätze von Bruthilfe und polygynem Paarungsverhalten zeigt. Die selben Experimente werden wir mit einer kongenerischen, sympatrischen Fischart durchführen, die sowohl durch Bruthelfer als auch durch polygynes Paarungsverhalten charakterisiert ist. Unsere Experimente werden es uns erlauben, jene Schlüsselfaktoren, die die unterschiedlichen Paarungssyteme bedingen bzw. ermöglichen, der Reihe nach zu untersuchen. Falls wir erfolgreich ein Brufhelfersystem initiieren können, wäre dies der bislang überzeugendste Beweis dafür, dass ökologische Randbedingungen großen Einfluss auf die Ausbildung von Paarungs- und Brutverhalten haben.

Zusammenfassung Das Projektziel war es, die kognitiven, sozialen und physiologischen Faktoren zu identifizieren und zu manipulieren, welche die Fortpflanzungssysteme von zwei Arten bestimmen, die nebeneinander leben, sich beide von Plankton ernähren und beide in Felsspalten nisten, wobei sie von denselben Raubtieren bedroht werden: Neolamprologus caudopunctatus, der Gelbflossen-Edelbuntbarsch und Neolamprologus pulcher, die Prinzessin von Burundi. Jedoch unterscheiden sich diese zwei Arten in ihrer Art sich Fortzupflanzen erheblich: Während N. caudopunctatus einseine Jungen als Paar aufzieht, kommt beim N. pulcher ein Bruthelfersystem zum Zug, bei dem ältere verwandte und nicht verwandte Nachkommen dem dominanten Brutpaar bei der Aufzucht ihrer Jungen helfen. Zunächst haben wir geprüft, ob die Konkurrenz um die größeren und bevorzugten Unterkünfte die biparentale Art daran hindert, in Gruppen zu leben. Wir fanden heraus, dass N. caudopunctatus ihre bevorzugten Brutplätze erfolgreich verteidigen konnten sofern sie 14 Tage früher ins Becken entlassen wurden. Jedoch litten ihr Bruterfolg und die Paarbildung erheblich, wenn wir beide Arten gleichzeitig freiließen. Dies ließ uns schließen, dass die beiden unterschiedlichen Brutsysteme höchstwahrscheinlich nicht durch die Verfügbarkeit und die Konkurrenz um Brutplätze bestimmt werden. Zweitens erforschten wir, mit einer Reihe von Verhaltensexperimenten im Labor, dass nicht die Paarung oder der Nestbau, sondern nur das Laichen die elterliche Fürsorge hervorruft und den Eierkannibalismus hemmt. Desweitern hat sich gezeigt, dass das Vorhandensein von Eiern die elterliche Pflege gewährleitet und dass die Eltern gleichermaßen für ihre eigenen und unverwandten Nachkommen sorgen. Drittens untersuchten wir die physiologischen Mechanismen, die hinter den beiden unterschiedlichen parentalen Versorgungssystemen stehen: Während bei N. pulcher der Übergang von einem nicht-reproduktiven, unterwürfigen Individuum zur elterlichen Pflege mit gegenläufigen Veränderungen in Galanin und Prolaktin assoziiert ist, wurde bei N. caudopunctatus nur ein Anstieg des Galanins und keine Veränderung des Prolaktins während der Brutpflege beobachtet. Zusammenfassend konnten wir in diesem Projekt zeigen, dass eher die physiologischen, kognitiven und sozialen Fähigkeiten als die ökologische Umwelt die Brutsysteme von N. caudopunctatus bestimmen und sie daran hindern, ein sozial komplexeres Bruthelfersystem basierend auf Kooperation zu entwickeln. Obwohl die Körpergröße, Ernährung, Habitat oder Raubdruck der beiden Arten bemerkenswert ähnlich sind, sind wohl spezifische Wechselwirkungen zwischen Umwelt- und genetischen Faktoren für die Entwicklung des kooperativen Bruthelfersystems beziehungsweise dessen Fehlen in den untersuchten Arten verantwortlich.