Kuckuck verursacht Ei-Muster-Wettrüsten - wissenschaft.de
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Umwelt+Natur

Kuckuck verursacht Ei-Muster-Wettrüsten

14-06-20 Kuckuck.jpg
Credit: David Kjaer (left) and Mary Caswell Stoddard/Natural History Museum, UK (centre, right)
Brutpflege erspart er sich einfach: Der Kuckuck legt seine Eier ins Nest fremder Vogeleltern und überlässt ihnen die aufwändige Aufzucht seines Nachwuchses. Für die Opfer des raffinierten Brutparasiten ist deshalb ein kritischer Blick aufs Gelege wichtig: Ist das mein Ei oder eine Fälschung? Die Bedeutung der Signatur auf den Eierschalen haben nun Forscher durch eine Software zur Muster-Erkennung belegt. Der Kuckuck und seine Wirtsvögel liefern sich demnach ein Wettrüsten von Kennzeichnung und Imitation.

Kuckucksweibchen haben jeweils eine bevorzugte Wirtsvogelart – meist diejenige, bei der sie selbst aufgewachsen sind. Die Färbung und Zeichnung der Kuckuckseier ist an die des jeweiligen Wirtes angepasst. Es handelt sich um eine genetische Prägung, die über die mütterliche Linie vererbt wird. Erkennen Vogeleltern ein untergeschobenes Kuckucksei nicht, nimmt das Übel seinen Lauf: Nachdem das Kuckucks-Küken geschlüpft ist, schuppst es die legitimen Eier und Küken aus dem Nest, um sich allein füttern zu lassen. Ein verheerender Schaden für die Zwangs-Adoptiveltern: Sie verlieren nicht nur ihre gesamte Brut, ihr Instinkt zwingt sie auch, den Betrüger aufwendig zu versorgen.

Obwohl der Kuckuck das Aussehen seiner Eier dem der jeweiligen Wirtsvögel erstaunlich gut anpassen kann, gelingt es diesen allerdings oft, das gefälschte Ei zu erkennen, um es zu entfernen. Die Mechanismen dieser Fähigkeit waren allerdings bisher unklar. Die Muster auf den Eierschalen vieler Arten legten aber die Bedeutung der visuellen Signatur nahe. Diesem Erkennungsmechanismus sind die Forscher um Mary Caswell Stoddard von der Harvard University nun durch Untersuchungen mit einer eigens entwickelten Methode nachgegangen: „Wir nutzen dabei Computertechnologien, die zur Erkennung von Merkmalen in Gesichtern eingesetzt werden“, erklärt Stoddard.

Software erfasst die Ei-Signaturen

Mit ihrem Tool namens NATUREPATTERNMATCH untersuchten die Forscher die visuellen Eigenschaften der Eier von acht unterschiedlichen Wirtsvogelarten des Kuckucks. Es zeigte sich, dass einige von ihnen Muster entwickelt haben, die eine besonders komplexe Wiedererkennbarkeit gewährleisten. Interessanterweise handelte es sich bei diesen um genau die Arten, die besonders stark unter den betrügerischen Machenschaften des Kuckucks zu leiden haben.

Den Forschern zufolge legt dies nahe, dass sich der Kuckuck mit diesen Arten in einem co-evolutionären Wettrüsten befindet: Entwickeln die Wirtsvögel komplexere Schalen-Muster und können dadurch ihre Eier von den Kuckuckseiern unterscheiden, muss der Betrüger nachziehen – auch seine Imitationen werden immer raffinierter. „Dass der Kuckuck das Aussehen seiner Eier dem seiner Opfer anpasst, ist lange bekannt. Wir konnten nun zeigen, dass die Betrogenen offenbar zurückschlagen, indem sie immer raffiniertere Muster entwickeln“, sagt Stoddard. Das sei mit den Methoden zur Fälschungssicherung bei Geldscheinen vergleichbar. Das Wasserzeichen reichte irgendwann auch nicht mehr aus, um Fälschern effektiv das Handwerk zu legen.

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Originalarbeit der Forscher:

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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Wissenschaftslexikon

Flach|boh|rung  〈f. 20; Bgb.〉 senkrechte Bohrung bis 500 m Tiefe

Beteigeuze, der linke Schulterstern des Orion, ist bekannt dafür, dass er der zur Zeit heißeste Kandidat für die nächste Supernova in Sonnennähe ist, der grundsätzlich jederzeit zwischen heute Nacht und in einer Million Jahren explodieren könnte. Nun hat der Stern seit dem vergangenen März 60% seiner Helligkeit eingebüßt – seine V-Helligkeit ist in mehr als 50 Jahre zurückreichenden Datenbank auf einem Allzeit-Tief und die Helligkeit stürzt derzeit weiterhin rapide ab. Fliegt uns der Stern demnächst um die Ohren?

 

Der rastlose Stern

Alpha Orionis, wie der Stern im Katalog von Johann Bayer heißt, ist ein roter Überriese, der ins Sonnensystem versetzt etwa bis zur Bahn des Jupiters reichen würde, aber in diesem riesigen Volumen von 1,5 Milliarden Sonnen nur 20 Sonnenmassen aufbringt – seine äußere Atmosphäre ist entsprechend dünn und der Stern, der groß genug ist, mit moderner Aufnahmetechnik flächig zu erscheinen, gleicht eher einer kosmischen Amöbe als einer Kugel. Er ist mit 3650 Kelvin vergleichsweise kühl und verdankt seine trotz einer Entfernung von rund 700 Lichtjahren immense Helligkeit alleine seiner Ausdehnung.

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Gewöhnlich ist er der zweithellste Stern im Orion, mit rund 0,5m (zur Bedeutung dieser Schreibweise siehe hier) ein wenig dunkler als der mit 860 Lichtjahren ähnlich weit entfernte Rigel, rechts unten gegenüber im Orion, der es auf 0,1m bringt. Beide Sterne sind jedoch in der Helligkeit variabel, wobei Rigels Variation nur mit messtechnischen Hilfsmitteln beobachtet werden kann und erst 1930 entdeckt wurde.

Beteigeuzes Variabilität ist jedoch schon den australischen Ureinwohnern aufgefallen und sie haben diese in ihre mündlichen Überlieferungen beschrieben. Sir John Herschel war der erste westliche Astronom, der die Variabilität des Sterns 1836 beschrieb. Der Stern kann bis zu 0,0m erreichen und damit Rigel übertreffen – möglicherweise der Grund, warum Johann Bayer ihm und nicht Rigel den griechischen Buchstaben Alpha zuordnete, der normalerweise dem hellsten Stern eines Sternbilds gebührt. Er kann aber auch bis auf 1,5m herunter dimmen – eine Helligkeitsspanne von 1,5 Größenklassen entspricht einem Faktor 4 in der Strahlungsleistung! Die American Association of Variable Observers (AAVSO) zeichnet seit 1910 systematisch die Helligkeit von veränderlichen Sternen auf und verzeichnet für Beteigeuze ein Allzeit-Maximum von 0,2m in den Jahren 1933 und 1942 und ein Allzeit-Minimum von 1,2m in den Jahren 1927 und 1941. Vorgestern (17.12.2019) wurden mit einem V-Filter, der ungefähr die spektrale Empfindlichkeitskurve des Auges nachbildet, wieder 1,2m gemessen und ein AAVSO-Mitglied hat gestern Morgen mit bloßem Auge 1,5m geschätzt. Ich war gestern Abend kurz draußen und schätzte ihn einen Ticken heller als den rechten Schulterstern Bellatrix (1,6m) aber schwächer als Pollux in den Zwillingen (1,2m), die gegen 20:00 Uhr etwa gleich hoch am östlich-südöstlichen Himmel standen – somit also in der Gegend von 1,4m. Hier eine Lichtkurve der AAVSO für die letzten 300 Tage, wobei die schwarzen Kreise von menschlichen Beobachtern stammen und die grünen Quadrate Messungen im V-Band sind:

Lichtkurve von Beteigeuze über die letzten 300 Tage. Schwarze Kreise sind visuelle Schätzungen menschlicher Beobachter, grüne Quadrate sind photometrische Messungen mit einem V-Filter, der die spektrale Empfindlichkeit des Auges nachbilden soll. Bild: AAVSO, gemeinfrei.

Und dies sind die bis 1965 zurückgehenden V-Band-Messungen in der AAVSO-Datenbank:

V-Helligkeit von Beteigeuze für mehr als 50 Jahre – weiter zurück sind keine V-Daten gespeichert, sondern nur stärker variierende visuelle Beobachtungen. So dunkel wie jetzt war Beteigeuze in mehr als 50 Jahren nicht gewesen. Bild: AAVSO, gemeinfrei.

Rätselhafte Schwingungen

Die Variationen von Beteigeuze sind halbregelmäßig. Es gibt mehrere Perioden: eine dominante von ca. 420 Tagen, eine schwächere von 5-6 Jahren (ca. 2100 Tage) und eine kurzperiodische von 180 Tagen. Regelmäßige Pulsationen, wie sie etwa in noch größerem Maße vom berühmten Roten Riesen Mira bekannt sind,  können dadurch entstehen, dass in der Sternatmosphäre bei steigender Temperatur und Druck durch Ionisation die Opazität κ (griechisch Kappa) des Wasserstoffs schlagartig zunimmt. Opazität ist das Gegenteil von Transparenz: opakes Gas absorbiert mehr Strahlung als transparentes, was zu einer Erhöhung von Temperatur und Druck führt, was dann wiederum die Atmosphäre expandieren lässt. Dabei kühlt sie ab und der Druck fällt, so dass das Gas wieder transparenter wird, der Strahlungsdruck abnimmt, das Gas unter seinem Gewicht wieder zurück auf den Stern fällt und dabei wieder opaker wird und der Zyklus von neuem beginnt (der sogenannte κ-Mechanismus). Solche Pulsationen sind mit einer radialen (nach innen oder außen gerichteten) Bewegung des Gases verbunden, der Stern pulsiert also im Radius. Der Stern ist dann am hellsten, wenn die Temperatur am höchsten ist, was kurz nach dem kleinsten Radius der Fall ist, da die Leuchtkraft mit der vierten Potenz der Temperatur steigt, die abstrahlende Fläche aber nur mit dem Quadrat des Radius.

Hand|lungs|fä|hig|keit  〈f. 20; unz.〉 Ggs Handlungsunfähigkeit 1 Fähigkeit, Möglichkeit, zu handeln, aktiv zu werden ... mehr

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