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Umwelt+Natur

Entweder-oder bei der Hirngröße

Das Alpenschneehuhn ist ein Bespiel für eine Vogelart der nördlichen Breiten mit einem recht kleinen Gehirn.(rockptarmigan/iStock)

Was hat es mit den unterschiedlichen Hirngrößen bei Tieren auf sich? Dem Wissen zu diesem Thema haben Forscher nun einen interessanten Aspekt hinzugefügt: Offenbar besitzen die Vogelarten des Nordens entweder ein vergleichsweise großes oder ein eher kleines Gehirn – Zwischenstufen gibt es kaum. Wie sie erklären, ist dies mit zwei deutlich unterschiedlichen Überlebensstrategien verknüpft, die in den anspruchsvollen Lebensräumen zum Erfolg führen.

Wir sind das Extrembeispiel: Unser großes und enorm leistungsfähiges Gehirn avancierte zum überragenden Erfolgskonzept des Menschen. In diesem Zusammenhang kann man sich fragen: Warum führte die Evolution nicht auch in anderen Tiergruppen zwangsläufig zur Entwicklung von „Intelligenzbestien“. Wie die Hirnforschung gezeigt hat, ist der hohe Preis des Nervenorgans der Grund, denn es handelt sich um einen enormen Energiefresser: Im Fall des Menschen ist das Gehirn für etwa 20 Prozent des gesamten Energieverbrauchs des Körpers verantwortlich. Aus evolutionsbiologischer Sicht bedeutet das: Im Laufe der menschlichen Entwicklungsgeschichte müssen sich diese Kosten gelohnt haben – mehr Intelligenz bedeutete bessere Überlebenschancen.

Bei einigen anderen Lebewesen verlief die Evolution des Gehirns wohl durchaus ähnlich, doch die Größenzunahme endete früher als beim Menschen mit dem Erreichen des jeweils günstigsten Preis-Leistungs-Verhältnisses: Eine weitere Zunahme des Hirnvolumens im Vergleich zur Körpergröße konnte Fuchs, Rabe, Ratte und Co offenbar keinen weiteren Überlebensvorteil verschaffen, der die Kosten der Investition übertrumpften konnte. So jedenfalls die gängige Theorie.

Müssen Tiere im Norden besonders clever sein?

Bereits seit einiger Zeit beschäftigen sich Wissenschaftler mit der Erforschung dieser Zusammenhänge. Dabei schien sich ein Trend abzuzeichnen: Da ein leistungsfähiges Gehirn ein hohes Maß an Verhaltensflexibilität ermöglicht, scheinen besonders Arten damit ausgerüstet zu sein, die auf unterschiedliche Bedingungen reagieren müssen – wie etwa große Temperaturschwankungen oder Änderungen der Nahrungsverfügbarkeit. Somit lag nahe, dass die Tiere der höheren Breiten häufig vergleichsweise große Gehirne in Relation zu ihrer Körpermasse besitzen. Was die Vögel betrifft, zeichnet sich nun allerdings ein differenzierteres Bild ab.

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Im Rahmen ihrer Studie haben die Forscher um Trevor Fristoe von der Washington University in St. Louis die relative Gehirngröße von 2062 Vogelarten aus verschiedenen Bereichen der Erde miteinander verglichen. Dabei stießen sie bei den Arten, die das ganze Jahr über im Norden leben, auf eine interessante Auffälligkeit: Sie besitzen entweder ein vergleichsweise großes oder ein eher kleines Gehirn. „Es ist interessant, dass wir hier keinen Mittelweg sehen“, sagt Fristoe. „Abgesehen von den Zugvögeln, fehlen Arten mit mittlerer Gehirngröße fast vollständig in den kalten und klimatisch variablen Lebensräumen der hohen Breitengrade“. Klar wird zudem: Es gibt sehr viele Arten, die dort auch mit vergleichsweise kleinen Gehirnen gut zurechtkommen, stellten die Wissenschaftler fest.

Großes Gehirn oder großer Darm

Zu dem Ergebnis liefern sie auch einen plausiblen Erklärungsansatz: „Es zeichnet sich in unseren Daten ab, dass kleinhirnige Arten in diesen Umgebungen Strategien anwenden, die mit einem großen und damit teuren Gehirn nicht möglich wären“, sagt Fristoe. Diese Arten ernähren sich von leicht verfügbaren, aber schwer verdaulichen Ressourcen wie Pflanzenknospen, Baumnadeln oder sogar Zweigen. „Diese Nahrung können sie auch bei harten Winterbedingungen finden, aber sie ist faserig und erfordern zur Verdauung deshalb einen großen Darm“, sagt Fristoe.

Darmgewebe ist allerdings ähnlich energetisch teuer wie Gehirngewebe. Deshalb können sich diese Vögel nicht beides leisten und ein Mittelweg scheint in dem Lebensraum nicht günstig zu sein, so die Erklärung. Ein großes Gehirn zahlt sich unter den Bedingungen des Nordens offenbar tendenziell erst ab einem eher gehobenen Niveau aus. Von den Vorteilen der Intelligenz können etwa die cleveren Vertreter der Rabenvögel profitieren. Somit wird nun erneut deutlich: „Das Gehirn entwickelt sich nicht isoliert – es ist Teil einer breiteren Reihe von Anpassungen, die Lebewesen helfen, in ihrem Umfeld erfolgreich zu sein“, resümiert Co-Autor Carlos Botero.

Quelle: Washington University in St. Louis, Fachartikel: Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-019-11757-x

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