Schnabeltier

Ein Schnabel sucht im Bachgrund

Ein brauner Rücken durchschneidet das Wasser, davor liegt ein breiter flacher Schnabel. Das Schnabeltier taucht ab und sucht zwischen Steinen und Sediment nach Nahrung. Unter Wasser schließt es Augen, Ohren und Nasenöffnungen. Trotzdem kann es seine Umgebung untersuchen: Die Haut des Schnabels nimmt Berührungen und schwache elektrische Reize auf.

Ornithorhynchus anatinus lebt in australischen Süßgewässern. Der Körper trägt Fell, die Vorderfüße besitzen große Schwimmhäute und der abgeflachte Schwanz speichert Fettreserven. Was zunächst wie eine ungewöhnliche Zusammenstellung bekannter Tiermerkmale wirkt, bildet einen zusammenhängenden Körper für das Leben zwischen Wasser und Uferbau.

Eier und Milch gehören zu demselben Lebenszyklus

Schnabeltiere gehören mit den Ameisenigeln zu den Kloakentieren, Monotremata. Diese Säugetiere legen Eier. Der Nachwuchs wird anschließend mit Milch versorgt. Eierlegen und Säugen schließen sich in dieser Verwandtschaftsgruppe also nicht aus.

Ein Weibchen zieht seine Jungen ohne väterliche Betreuung in einem Nestbau am Ufer auf. Meist umfasst ein Gelege zwei Eier; auch ein oder drei Eier kommen vor. Die Mutter hält sie während der Brut eng am Körper. Nach dem Schlupf bleiben die sehr unreifen Jungen zunächst im Bau.

Das Weibchen besitzt keine Zitzen. Milch tritt an besonderen Hautbereichen am Bauch aus und gelangt ins Fell, von wo die Jungen sie aufnehmen. Während sie heranwachsen, verlässt die Mutter den Bau zur Nahrungssuche. Paarungszeit und der Zeitpunkt des ersten Auftauchens der Jungtiere unterscheiden sich regional, insbesondere zwischen dem Festland und Tasmanien.

Ein elektrischer Sinn wurde experimentell sichtbar

Dass ein Schnabeltier schwache elektrische Felder wahrnehmen kann, lässt sich experimentell untersuchen. Eine 1986 veröffentlichte Arbeit verband Verhaltensbeobachtungen mit Messungen elektrischer Antworten in der Großhirnrinde. Die Tiere reagierten auf künstliche elektrische Reize; zugleich ließ sich eine Reaktion des Nervensystems nachweisen.

Eine weitere Arbeit von 1987 lieferte direkte elektrophysiologische Belege für entsprechende Rezeptoren. Damit bekam eine zunächst überraschende Erklärung des Schnabels eine messbare Grundlage. Die Oberfläche ist ein Sinnesorgan, das außer mechanischen Reizen auch elektrische Informationen aufnimmt.

Muskelaktivität von Beutetieren kann mit elektrischen Signalen verbunden sein. Daraus ergibt sich ein Zugang zu Nahrung, die im dunklen oder trüben Wasser schwer zu sehen ist. Welche Information das Tier in einer konkreten Jagdsituation nutzt, hängt jedoch vom Zusammenspiel mehrerer Sinne und von den Bedingungen im Wasser ab.

Zehntausende Messstellen in einer weichen Oberfläche

Der Schnabel ist von Haut bedeckt und enthält verschiedene Sinnesstrukturen. Eine anatomische Untersuchung von 1996 beschrieb etwa 40.000 elektrische Rezeptoren in Verbindung mit umgebildeten Schleimdrüsen. Sie sind in längs verlaufenden Reihen angeordnet. Feine Nervenendigungen an diesen Strukturen vermitteln den elektrischen Reiz.

Daneben befinden sich mechanisch empfindliche Strukturen. Sie reagieren auf Verformung und Kontakt. Ein Schnabel, der beim Wühlen dauernd Steine, Schlamm und Wasser berührt, empfängt somit mehrere Arten von Information. Die Signale gelangen über Anteile des Trigeminusnervs zum Gehirn.

Die räumliche Anordnung der Rezeptoren ist dabei ebenso interessant wie ihre Zahl. Eine Fläche mit vielen Messpunkten kann Unterschiede zwischen verschiedenen Stellen erfassen. Wie das Nervensystem aus diesen Unterschieden eine zielgerichtete Bewegung macht, ist eine weitere Erklärungsebene: Anatomie, elektrische Empfindlichkeit und die Verarbeitung der Signale müssen zusammenpassen.

Wie Berührung und Elektrizität zusammenfinden

In der Großhirnrinde überschneiden sich Bereiche für elektrische und mechanische Informationen aus dem Schnabel. Einige Nervenzellen reagieren auf beide Arten von Eingangssignalen. Das unterstützt die Vorstellung, dass die beiden Sinne bei der Nahrungssuche eng zusammenarbeiten.

Wie daraus die Entfernung zu einer Beute berechnet werden könnte, wurde in einer Arbeit von 2003 als Hypothese diskutiert. Denkbar wäre, zeitliche Unterschiede zwischen eintreffenden elektrischen und mechanischen Signalen auszuwerten. Eine solche Erklärung ist anspruchsvoller als der Nachweis, dass elektrische Reize überhaupt wahrgenommen werden.

Deshalb sind zwei Aussagen zu unterscheiden: Der elektrische Sinn ist experimentell belegt. Ein bestimmtes Rechenverfahren für die Entfernung bleibt ein vorgeschlagener Mechanismus. Wer beide Ebenen trennt, kann die besondere Leistung des Tieres verstehen, ohne offene Fragen vorschnell für gelöst zu erklären.

Sammeln unter Wasser, kauen an der Oberfläche

Zu seiner Nahrung gehören vor allem kleine wirbellose Tiere vom Gewässerboden, darunter Insektenlarven. Während eines Tauchgangs sammelt das Schnabeltier Beute und verstaut sie in Backentaschen. Zurück an der Oberfläche kann es das Material zwischen hornigen Kauplatten bearbeiten. Sammeln und Zerkleinern sind damit zeitlich getrennt.

Die Kauplatten ersetzen beim erwachsenen Tier die frühen Zähne. Ein breiter Schnabel bedeutet folglich nicht, dass das Schnabeltier wie eine Ente pflanzliche Nahrung aus dem Wasser siebt. Es erschließt überwiegend tierische Beute in einem anderen Sinnes- und Verdauungssystem.

Die Nahrungssuche kann einen großen Teil der aktiven Zeit einnehmen. Angebot, Jahreszeit und Fortpflanzung verändern den Energiebedarf. Ein Gewässer mit geeignetem Ufer, aber wenig erreichbarer Beute löst deshalb nur einen Teil seiner Lebensraumanforderungen.

Der junge Schnabel wächst in seine Aufgabe hinein

Die empfindliche Oberfläche entsteht während der Entwicklung schrittweise. Eine Untersuchung verschiedener Jungtierstadien beschrieb erste als elektrische Rezeptoren gedeutete Strukturen ungefähr zehn Tage nach dem Schlupf. Kurz darauf war bereits eine streifenartige Anordnung erkennbar. Die Anzahl und die Organisation der Strukturen veränderten sich anschließend weiter.

Auch die Nervenversorgung reifte über Wochen und Monate. Gleichzeitig entwickelten sich weitere Sinnesstrukturen der Schnabelhaut. Das frühe Auftreten einer anatomischen Anlage bedeutet daher nicht, dass sie vom ersten Moment an genau wie beim ausgewachsenen Tier arbeitet.

Diese Entwicklung verbindet die Zeit im geschützten Nest mit den späteren Anforderungen im Wasser. Der Körper muss wachsen, doch ebenso müssen die Systeme heranreifen, mit denen ein Jungtier Nahrung finden und verarbeiten kann. Einzelne Entwicklungszeitpunkte aus untersuchten Tieren ergeben dabei keinen für alle Populationen identischen Kalender.

Vorderfüße als Antrieb, Ufer als Rückzugsraum

Den Vortrieb beim Schwimmen erzeugen hauptsächlich die kräftigen Vorderfüße. Die Hinterfüße helfen beim Steuern. Außerhalb der Jagd nutzt das Schnabeltier Baue im Ufer. Wurzeln, Deckung und geeignete Böschungen gehören deshalb ebenso zu seinem Lebensraum wie das Wasser selbst.

Männchen tragen an den Hinterbeinen einen Sporn, der mit einer Giftdrüse verbunden ist. Dieses Merkmal ist unabhängig von den elektrischen Sinnesstrukturen des Schnabels. Giftapparat und Elektrorezeption erfüllen verschiedene Aufgaben an verschiedenen Körperstellen.

Das Vorkommen erstreckt sich über Teile des östlichen Australiens und Tasmanien. Innerhalb dieser großen Region sind geeignete Gewässer ungleich verteilt. Eine Verbreitung über mehrere Bundesstaaten bedeutet deshalb keinen lückenlosen Bestand zwischen allen Flüssen.

Wenn große Dämme Verbindungen unterbrechen

Schnabeltiere können Strecken über Land zurücklegen. Dennoch sind große Staudämme für Populationen eine erhebliche Grenze. Eine 2022 veröffentlichte genetische Untersuchung verglich Tiere oberhalb und unterhalb großer Dämme mit Beständen in benachbarten ungestauten Flüssen.

Über die Dämme hinweg waren die genetischen Unterschiede stärker ausgeprägt als entlang vergleichbarer ungestauter Abschnitte. Die Ergebnisse sprechen für eingeschränkten Austausch zwischen den getrennten Gruppen. Die Studie verglich mehrere südostaustralische Flusssysteme; sie beschreibt nicht die Wirkung jedes kleinen Hindernisses in jedem Gewässer.

Zum Europäischen Biber führt eine aufschlussreiche Frage: Welche Folgen hat eine Veränderung des Wasserwegs für andere Tiere? Ein großer technischer Staudamm und ein Biberdamm unterscheiden sich allerdings in Maßstab, Bauweise und Durchlässigkeit. Ihre Wirkungen müssen deshalb jeweils am Standort untersucht werden. Das gemeinsame Thema ist die Verbindung von Wasser, Nahrung, Ufern und erreichbaren Nachbarn.