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Kurioses aus der Vogelwelt
Viele Dinge erscheinen uns zu alltäglich, um sie zu hinterfragen. Doch beginnt man einmal damit, die Welt der Vögel völlig unvoreingenommen zu betrachten, fallen plötzlich einige Kuriositäten auf, für die man aus dem Stand oft keine Erklärung findet. Oder wussten Sie, weshalb beispielsweise alle Pinguinarten weiße Bäuche und schwarze Rücken haben? Dieser und weiteren Fragen geht dieses Kapitel auf den Grund.

Warum bekommen Spechte keine Kopfschmerzen?
Buntspecht beim Hämmern Ein typisches Verhalten der Spechte ist es, gegen Baumstämme und Äste zu hämmern. Die Vögel setzen ihre Schnäbel als Werkzeuge ein, um Bruthöhlen zu zimmern. Auch dienen die Schnäbel dazu, die Borke der Bäume zu beseitigen, um an darunter lebenden Insekten zu gelangen, denn die sind nicht nur lebensnotwendig für Spechte, sondern oft auch echte Leckerbissen für die Vögel. Foto rechts: Buntspecht (Dendrocopos major)

Stundenlang trommeln Spechte allem Anschein nach mit immenser Kraft gegen das Holz, ohne dass sie davon Kopfschmerzen zu bekommen scheinen. Woran liegt es, dass die gefiederten Zimmermänner gegen einen Brummschädel immun sind?

Die Anatomie der Spechtschädel unterscheidet sich deutlich von der anderer Vogelarten: So bestehen die ausgesprochen geraden Schädel der Spechte auf einer gedachten Achse vom Schnabel bis zum Hinterkopf gänzlich aus Knochen. Im Bereich des Hinterkopfes ist die Knochensubstanz besonders stark und schwammartig. Das Spechtgehirn liegt oberhalb dieser knöchernen Achse. Nur die Knochen werden von den Druckwellen der Stöße durchdrungen, das darüber liegende Gehirn bleibt davon völlig unbehelligt.

Buntspecht Darüber hinaus verfügen Spechtschädel über ein komplexes Stoßdämpfersystem: Innerhalb des Schädels liegen Muskeln, die sich entgegen der Schlagrichtung des Schnabels vorspannen lassen. Dadurch fangen sie die Stoßwellen ideal ab und dienen somit als natürlich Federung. Foto rechts: Buntspecht (Dendrocopos major)

Der Schnabel weißt außerdem einen Knick auf. Dieser aus der Ferne nur schwer erkennbare Knick bewirkt, dass die Kräfte nicht an dieser Stelle als Schlagkräfte entstehen, sondern als Zugkräfte am Schädel wirken. Ein starkes Überbiegen des Schnabels infolge der Krafteinwirkung beim Hämmern wird durch einen kleinen Vorsprung verhindert. Dieser Vorsprung ist somit ein wirksamer Schutz vor einem Bruch des Schnabels.

Schädel und Schnabel bilden darüber hinaus eine Einheit, da sie miteinander verwachsen sind. Rein physikalisch betrachtet ist der Kraftfluss zwischen Hammer und Meißel daher immer optimal, sodass die Vögel vergleichsweise wenig Energie aufwenden müssen, um kraftvoll zu hämmern. Um die Kraft zum Hämmern überhaupt aufwenden zu können, bedarf es einer starken Muskulatur im Bereich der oberen Wirbelsäule, mit der die Evolution die Spechte bedacht hat.

Warum haben Pinguine weiße Bäuche?
Brillenpinguine Sie muten mit ihrem schwarzweißen Gefieder überaus niedlich an und gelten als die "Frackträger" vom Südpol. Jedes Kind weiß, wie Pinguine aussehen: lange Flügel, kurze Beinchen, ein schwarzer Rücken und ein weißer Bauch - ist doch logisch! Nichts in der Natur geschieht zufällig. Warum also hat die Evolution den Pinguinen ihren weißen Bauch gegeben? Der Grund hierfür ist leicht zu verstehen, wenn man ihre Ernährungsgewohnheiten einmal genauer betrachtet. Foto rechts: Brillenpinguine (Spheniscus demersus)

Pinguine gehören zu den Nahrungsspezialisten unter den Vögeln. Sie haben sich auf das Erbeuten von Fischen und Krill spezialisiert, die teilweise in recht beachtlicher Tiefe der eisigen Gewässer rund um die Antarktis leben. Diesen Fischen tauchen die Pinguine hinterherund das mit einem beachtlichen Tempo und langem Atem.

Humboldtpinguin Fische und Krill leben gern in Schwärmen, weil auf diese Weise jedes Individuum möglichst viel Schutz vor Fressfeinden aller Art genießt. Sehen die Fische beziehungsweise die Krill-Krebse eine sich schnell bewegende Gestalt auf sich zurasen, stieben die Schwärme auseinander. Der Jäger hat daraufhin Schwierigkeiten, sich auf ein bestimmtes Individuum innerhalb des Verbands zu konzentrieren, weil um ihn herum die potentiellen Beutetiere in alle möglichen Richtungen davonschwimmen. Foto rechts: Humboldtpinguin (Spheniscus humboldti)

Im Vorteil sind also Jäger, die von den Opfern erst spät wahrgenommen werdenund zwar möglichst dann, wenn es für sie bereits zu spät für eine Flucht ist. Fische und Krill-Krebse, die in tieferen Schichten der Polarmeere leben, sehen unter sich tiefste Dunkelheit und über sich die helle Wasseroberfläche. Nähert sich ihnen ein Pinguin von oben, so ist er für sie aufgrund seines weißen Bauchgefieders nur schwer vom hellen Hintergrund zu unterscheiden. Nähert er sich hingegen von unten, so verschwinden seine Umrisse aufgrund des schwarzen Rückens und Kopfes sowie der ebenfalls dunkel gefärbten Flügel völlig vor der Finsternis der bodenlosen Tiefe. Der "Frack" der Pinguine stellt somit eine perfekte Anpassung der Körperfärbung an die Jagdgewohnheiten der Vögel dar.

Warum wackeln einige Vögel (z. B. Tauben) beim Gehen mit dem Kopf?
Stadttaube Um das Kopfwackeln einiger Vogelarten beim Gehen ist in der Vergangenheit ein wissenschaftlicher Streit entbrannt. Noch immer ist nicht ganz geklärt, ob nur ein Grund oder mehrere Ursachen hinter diesem Verhalten stecken. Einig sind sich die Biologen aber zumindest in einem Punkt. Hühner und weitere Vogelspezies nehmen ihre Umwelt mit Hilfe mehr oder minder rhythmischer Kopfbewegungen scharf abgebildet wahr. Foto rechts: Stadttaube (Columba livia dom.)

Der Schlüssel zum Verständnis dieser Tatsache liegt im Körperbau der Tiere. Betrachtet man als Beispiel den Kopf eines Hühnervogels, so fällt die seitliche Position der Augen auf. Auch die Anatomie der Augäpfel selbst ist bei Vögeln anders als beim Menschen. Vogelaugen sind enorm groß, man sieht außen nur einen kleinen Teil der Augäpfel aus dem Schädel hervortreten (siehe auch Link zur Anatomie der Vogelaugen). Hühnervögeln ermöglicht ihre besondere Anatomie zum Beispiel eine 340-Grad-Rundumsicht - ein für den Menschen geradezu unvorstellbar großer Winkelbereich.

Dieser Vorteil in Sachen Weitwinkelblick geht jedoch mit einem entscheidenden Nachteil einher. Den Vögeln fehlt die Fähigkeit, ihre Pupillen rasch hin und her zu bewegen, wie es uns Menschen problemlos möglich ist. Damit die Vögel beim Laufen permanent ein scharfes und stabiles Bild ihrer Umgebung wahrnehmen können, müssen sie folglich den gesamten Augapfel und somit den ganzen Kopf entsprechend bewegen. Was uns Menschen auf den ersten Blick seltsam erscheint, ist somit für die Vögel ein überlebenswichtiger Trick, beim Laufen im wahrsten Sinne des Wortes nicht den Überblick zu verlieren.

Im Detail betrachtet läuft der Prozess wie folgt ab: Machen die Vögel mit einem ihrer Beine einen Schritt nach vorne, bewegen sie ihren Körper dabei ebenfalls in diese Richtung. Der Kopf bleibt dabei zunächst in seiner ursprünglichen Position, er fällt quasi hinter der Bewegung des Körpers zurück. Noch hat sich das Bild der Umgebung der Vögel aus ihrer Perspektive nicht bewegt, es ist nach wie vor scharf und stabil geblieben. Bewegt ein Vogel anschließend den zweiten Fuß einen Schritt nach vorn, folgt nicht nur der Körper, sondern auch der Kopf. Diese Bewegung des Kopfes erfolgt sehr rasch beziehungsweise ruckartig, um dem Tier so schnell wie möglich eine neue stabile und scharfe Abbildung seiner Umgebung zu ermöglichen, sobald der Kopf in der neuen Position zur Ruhe gekommen ist.

Einige Wissenschafter vermuten übrigens, dass während der raschen Kopfbewegung keine Bildwahrnehmung stattfindet. Träfe diese Annahme zu, wäre das Auge dann quasi "blind", um das Gehirn nicht mit unscharfen Sehreizen zu überfluten und zu verwirren. Gesichert ist diese These aber noch nicht.

Eine weitere Theorie der Forscher bezieht die sogenannte Bewegungsparallaxe mit ein, die das räumliche, also dreidimensionale Sehen maßgeblich beeinflusst. Folglich hätte das Kopfwackeln nicht nur eine bildstabilisierende Wirkung und wäre für die Vögel noch wichtiger, als bisher angenommen. Aufgrund der bereits weiter oben erwähnten fehlenden Fähigkeit, die Pupillen schnell bewegen zu können, entsteht erst durch das Wackeln mit dem Kopf eine Bewegungsparallaxe.

Haushuhn Bewegt sich ein Beobachter - in diesem Fall ein Hühnervogel -, so bewegen sich die von ihm betrachteten Objekte je nach ihrer Distanz vom Beobachter unterschiedlich schnell in die entgegen gesetzte Richtungen vor dem sehr fernen, ansheinend stehenden Hintergrund. Dabei gilt: Je näher ein Objekt ist, desto schneller bewegt es sich entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung durch das Blickfeld des sich bewegenden Beobachters. Weiter entfernte Objekte scheinen entsprechend langsamer vorüberziehen. Dieser Effekt ist uns Menschen beispielsweise von einer Fahrt über die Autobahn bekannt, da bei solch extremen Geschwindigkeiten unsere Fähigkeit, die Pupillen mitzubewegen, an ihre Grenzen stößt. Die Büsche neben der Leitplanke rasen vorbei, währen sehr weit entfernte Bäume sich nur langsam aus unserem Blickfeld zu bewegen scheinen - so in etwa stellt sich die Situation für Vögel beim Laufen dar. Foto rechts: Haushuhn

Ließe sich die Bewegungsparallaxen-These bestätigen, so würde dies für die Vögel bedeuten, dass sie durch das Kopfwackeln einen weit entfernten Baum aufgrund seiner anscheinend langsamen Geschwindigkeit von einem nahen Futterbrocken unterscheiden könnten.

Warum fallen schlafende Vögel nicht vom Baum?
Schlafender Wellensittich Einem Bochumer Forscher gelang es in jahrelanger, akribischer Kleinarbeit, einer besonderen Fähigkeit der Vögel auf die Schliche zu kommen. Der Tierphysiologe Reinhold Necker konnte nachweisen, wie es die Tiere bewerkstelligen, auch im Schlaf nicht von den Ästen zu stürzen. Foto rechts: schlafender Wellensittich (Melopsittacus undulatus) von unten betrachtet

Wie wir Menschen besitzen auch Vögel ein Gleichgewichtsorgan im Innenohr. Mit Hilfe dieses Organs orientieren sie sich während des Fluges, was zu einer der komplexesten Sinnesleistungen im Tierreich gehört. Dennoch war es lange Zeit rätselhaft, wie es den Vögeln gelingt, ihren Körper nachts aufrecht zu halten, denn dafür reicht das Gleichgewichtsorgan im Innenohr allein nicht aus.

Anders als beim Menschen ist der Körper eines Vogels grundsätzlich waagerecht ausgerichtet, und wie bei uns ist der Kopf eines Vogels recht schwer. Um ein Vorüberkippen, also den Verlust des Gleichgewichts, mittels eines Gegengewichts zu verhindern, ist der Schwanz nicht schwer genug. Aufgrund dieser Tatsache vermuteten die Forscher schon lange, dass Vögel ein zusätzliches Gleichgewichtsorgan an einer anderen Stelle im Körper besitzen.

Vier Jahre lang untersuchte Necker das Gleichgewichtsverhalten der Vögel und spürte dabei im Bereich des Beckens der Tiere ein zweites Gleichgewichtsorgan auf. Dort liegen im sogenannten Lumbosacralbereich in den seitlichen Auslappungen des Rückenmarks spezielle Nervenzellen und vergleichsweise große Flüssigkeitsräume, die das Rückenmark umgeben. Über den Auslappungen befinden sich die Öffnungen von Bogengängen, mit deren Hilfe Vögel praktisch immer das Gleichgewicht halten können. Auch im Innenohr sind solche Bogengänge angesiedelt.

Die Funktionsweise des Becken-Gleichgewichtsorgans ist mit dem des Innenohrs vergleichbar. Wie im Bogengangsystem des Innenohrs üben auch im Bereich des Beckens Flüssigkeitsbewegungen einen mechanischen Reiz auf die umgebenden Nervenzellen aus. Jene Nervenzellen haben ihrerseits einen direkten Einfluss auf das motorische System der Beine, sprich auf die Steuerung der Muskulatur. Ferner werden von ihnen Reize ans Kleinhirn weitergeleitet, falls eine Bewegungskorrektur in anderen Körperregionen erforderlich sein sollte, um nicht aus dem Gleichgewicht zu geraten.

Den Vögeln würden ihre beiden Gleichgewichtsorgane jedoch wenig nützen, wenn nicht ein ausgeklügelter Mechanismus dazu führen würde, dass ihre Füße auch im Schlaf ständig den Ast oder die Stange umschließt. Relativ kompliziert ist der Aufbau des Vogelfußes, daher soll an dieser Stelle nur grob vereinfacht das Funktionsprinzip des Greifens erläutert werden. Unter jedem Fuß liegt bei Vögeln, die sich normalerweise im Geäst aufhalten, jeweils ein Reflexpunkt. Wird dieser Punkt durch Druck gereizt, setzt automatisch der Greifreflex ein. Steht ein Vogel also auf einem Ast oder auf einer Stange, dann übt sein Körpergewicht einen ausreichend großen Druck auf jenen empfindlichen Punkt aus, um den Greifreflex zu aktivieren.

Damit das Greifen nicht ständig Kraft erfordert, ist ein Vogelfuß so aufgebaut, dass die Muskulatur bei aktiviertem Greifreflex entspannt ist. Erst wenn der Vogel den Griff lockert, also die Zehen anhebt, spannt er seine Muskulatur an. Das nächtliche Umgreifen eines Astes oder einer Stange bedeutet für einen Vogel demnach keinerlei körperliche Anstrengung. Ganz grob vereinfacht formuliert, kann man sich dieses Phänomen so vorstellen: Die Füße der Vögel sind mit Zangen vergleichbar. Das eigene Körpergewicht der Tiere sorgt dafür, dass die Füße der Vögel ähnlich wie der Greifer eines Werkzeugs zusammengedrückt werden. Dank des ausgeklügelten Zusammenspiels des Greifreflexes, der Muskulatur und der beiden Gleichgewichtsorgane können die meisten Vögel selbst auf im Wind schwankenden Ästen bequem schlafen.

Warum bekommen Pinguine keine kalten Füße?
Brillenpinguin Auf den ersten Blick mag es wenig erstaunlich erscheinen, dass Pinguine mit ihren fleischigen, unbefiederten Füßen über das Eis der Südhalbkugel marschieren. Überlegt man es sich jedoch einmal genauer, stellt man schnell fest, dass ein Mensch dort barfuß nicht umher laufen könnte. Auch drängt sich die Frage auf, weshalb die Vögel nicht binnen kürzester Zeit das Eis unter ihren Füßen schmelzen oder gar auf der Stelle fest frieren. Normalerweise sollte man meinen, dass die Körperwärme der Pinguinfüße ausreichen müsste, um das Eis anzutauen. Und sobald die Haut durch das Tauen des Eises Wärme abgegeben hat, müsste sie vor allem während starker Stürme während des Winters am Boden festfrieren. Der Pinguin wäre gefangen und käme nicht mehr vom Fleck. Foto rechts: Brillenpinguin (Spheniscus demersus)

Damit genau dies nicht geschieht, hat die Evolution für eine genialen Anpassung des Pinguinkörpers an die lebensfeindlichen Umweltbedingungen in der Antarktis gesorgt. Wie alle Vögel sind auch Pinguine Warmblüter. Ihr Körper ist durch eine je nach Art bis zu zwei Zentimeter dicke Fettschicht und ein sehr dichtes, struppiges Federkleid vor Kälte geschützt. Ihre Füße bilden jedoch eine Ausnahme. Sie sind der Kälte nahezu schutzlos ausgeliefert, denn sie tragen keine Federn.

Wären sie so warm wie die Füße anderer Vogelarten, würde dies den Pinguinen in zweierlei Hinsicht große Probleme bereiten. Über die Haut würden die Vögel wertvolle Körperwärme an die Umgebung abgeben und so am gesamten Körper schnell auskühlen, bis sie schließlich an Unterkühlung sterben würden. Der andere Aspekt ist der bereits weiter oben erwähnte, dass um die 40 Grad Celsius warme Füße das Eis unter sich schmelzen würden.

Zum Glück für die Vögel hat die Natur sie mit einem ausgeklügelten "Wärmetauscher" ausgestattet. Im Innern des Körpers herrschen beim Pinguin Temperaturen von etwa 40 Grad Celsius, wie es bei den meisten Vögeln der Fall ist. An den kurzen Beinen fällt die Temperatur jedoch rapide ab, je weiter man sich den Füßen nähert. Die Füße selbst haben eine Temperatur, die nur wenige Grad über dem Gefrierpunkt liegt. Aus diesem Grund laufen Pinguine nicht Gefahr, bei ihrem Marsch über das Eis festzufrieren.

Möglich ist dies, weil das aus dem Körper in die Füße strömende, warme Blut durch Adern nach unten fließt, die von Venen umgeben sind, die das kalte Blut nach oben ins Körperinnere befördern. Das kühle Blut in den Venen wird durch das warme, von oben nachströmende Blut angewärmt, während dieses immer weiter abgekühlt wird, je weiter es sich zu den Füßen bewegt. Mit dem sogenannten "Gegenstromprinzip" reguliert der Körper der Pinguine die Temperatur des Blutes und somit auch die der Fuße optimal.

Bei den in tropischen Gebieten lebenden Galapagospinguinen (Spheniscus mendiculus) oder den Küstenbewohnern Südamerikas wie dem Humboldtpinguin (Spheniscus humboldti) existiert ein so stark ausgeprägtes Temperaturgefälle zu den Füßen hin jedoch nicht, weil diese Vögel in einer erheblich wärmeren Umwelt leben.

Autorin des Sonderbeitrags und Fotos © Gaby Schulemann-Maier

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