Rotkehlchen sehen das Erdmagnetfeld

Rotkehlchen beherrschen einen Gesang aus rund 280 sich fortlaufend ändernden Motiven. Sie können die Stimmen von Kohlmeisen, Buchfinken oder Feldlerchen imitieren. Unglaublich, zu welchen Leistungen so ein nur wenige Gramm schweres Vogelhirn imstande ist. Jetzt gab der kleine Vogel mit der orangeroten Kehle noch ein Geheimnis preis. Einer Gruppe von Nachwuchsforschern der Universität Oldenburg gelang es mit Hilfe von Rotkehlchen, den Magnetkompass zu lokalisieren, der Zugvögeln den Weg weist, wenn sie im Herbst in Richtung Mittelmeer aufbrechen und im Frühjahr wieder nach Hause zurückkehren. Rotkehlchen können sich dabei am Magnetfeld nicht nur auf eine mysteriöse Weise „orientieren“, sondern dessen Ausrichtung regelrecht „sehen“, schreiben die Wissenschaftler im Fachmagazin „Nature“ - eine fantastische Vorstellung, die den Zauber des Vogelflugs noch einmal in einem ganz neuen Licht erscheinen lässt.

Navigationssystem der Vögel

Abermillionen von Vögeln machen sich in jedem Jahr auf den Weg in wärmere oder kältere Gefilde der Erde. Die Präzision ihres Navigationssystems versetzt Wissenschaftler immer wieder in Erstaunen. Zugvögel können sich am Sternenhimmel orientieren. Sie prägen sich auffällige Landschaftsmerkmale, Lichtsignale und vermutlich auch Duftmarken ein. In den 1960er Jahren gelang dem Frankfurter Ornithologen Wolfgang Wiltschko der experimentelle Nachweis, dass sich Zugvögel bei der Nord-Süd-Ausrichtung ihres Fluges an das Magnetfeld der Erde halten. Seitdem haben Wissenschaftler immer wieder versucht, diese geheimnisvolle Fähigkeit im Vogelkörper zu verorten.

Einige Forscher vermuteten den Magnetkompass am Schnabel. In der oberen Schnabelhaut fanden sich auffällige Eisenmineralkristalle, so genannte „Magnetitkörnchen“. Andere Wissenschaftler hegten schon länger die Vermutung, dass der magnetische Kompass von Zugvögeln im Bereich der Augen angesiedelt ist. Henrik Mourtisen, Leiter der Oldenburger Arbeitsgruppe „Neurosensorik“, tippte auf eine „Cluster N“ genannte Hirnregion, die zum Sehzentrum gehört. Er hatte bereits gezeigt, dass sie Vögeln eine bessere Nachtsicht ermöglicht. Mourtisen beschloss, das Thema am Beispiel des europäischen Rotkehlchens („Erithacus rubecula“) zu vertiefen. Seine Doktorandin Manuela Zapka nahm sich der Sache federführend an. Das Projekt wurde von der Volkswagenstiftung und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

Emlen-Trichter gibt Hinweise

Rotkehlchen sind so genannte „Teilzieher“. Das heißt: ein Teil von ihnen bleibt auch im Winter zu Hause, den anderen zieht es in den Süden. Insgesamt 36 Rotkehlchen wurden im Herbst in unmittelbarer Nähe der Universität eingefangen. Die Forscher wollten sich die „Zugunruhe“ zunutze machen, die vor allem Nachtzieher erfasst, wenn die Zugzeit gekommen ist. Bei Vögeln, die im Käfig gefangen gehalten werden, schlägt sich diese Unruhe in gesteigerter motorischer Aktivität nieder. Vogelkundler sprechen vom „Ziehen im Sitzen“: Die Tiere „hüpfen oder flattern umher oder „schwirren“, das heißt, sie schlagen im Sitzen mit ihren hoch erhobenen Flügeln mit hoher Frequenz und geringer Amplitude“, schrieb Peter Berthold, der ehemalige Leiter der Vogelwarte Radolfzell. An den Kratzspuren, die Testvögel beim Hüpfen und Flattern in so genannten „Emlen-Trichtern“ hinterlassen, lässt sich unter anderem ablesen, dass sie auch im Käfig bevorzugt in jene Himmelsrichtung streben, die ihrer Zugrichtung entsprechen würde - wenn sie denn losziehen dürften.

Auch die Oldenburger Rotkehlchen zeigten dieses spontane Verhalten. Danach begann der weniger schöne Teil des Versuchs. Die Vögel wurden narkotisiert und operiert - eine Arbeit, die bei den winzigen Vogelköpfen großes Fingerspitzengefühl erfordert. Ein neuseeländischer Medizinerkollege wurde dafür hinzugezogen. Bei sieben Rotkehlchen wurde der Trigeminus-Nerv durchtrennt. Er ist die einzige Nervenverbindung zwischen dem Gehirn und den „Magnetitkörnchen“ im oberen Schnabel, die als potenzielle Sensoren für den Magnetsinn diskutiert wurden. Bei 13 Vögeln deaktivierten die Wissenschaftler mit Hilfe von Chemikalien das „Cluster N“ aus dem Sehzentrum. Die übrigen 16 Vögel wurden nur zum Schein operiert, um für die späteren Beobachtungen möglichst objektive Bedingungen zu schaffen.

Tests nach Sonnenuntergang

Nachdem sich die Tiere erholt hatten, begannen im darauf folgenden Frühjahr die eigentlichen Verhaltenstests. Gegen Sonnenuntergang wurden die Rotkehlchen zunächst in hölzernen Transportkäfigen für eine Stunde nach draußen gebracht, wo sie Teile des Abendhimmels sehen und ihren Magnetkompass „kalibrieren“ sollten. Direkt danach wurden sie in die „Emlen-Trichter“ gesperrt und im Halbdunkel eine Stunde lang sich selbst überlassen. Pro Nacht wurden zwei Tests durchlaufen, der erste begann eine halbe Stunde, der nächste zwei Stunden nach Sonnenuntergang. Die wieder aufkeimende „Zugunruhe“ schlug sich in einer teils beträchtlichen Aktivität der Rotkehlchen nieder. Durch ihr ruheloses Hüpfen und Springen hinterließen manche auf dem Thermopapier, mit dem der „Emlen-Trichter“ ausgekleidet war, innerhalb einer Stunde mehrere hundert Kratzspuren.

Diese Spuren wurden von drei unabhängigen Kollegen begutachtet, die nicht wussten, welche Art der Operation die Vögel hinter sich hatten. Ergebnis: Die Rotkehlchen, deren Trigeminus-Nerv inaktiviert war, konnten sich trotzdem noch am Erdmagnetfeld orientieren. Ihre Kratzspuren wiesen überwiegend nach Norden. Auch in einem künstlichen, um 120 Grad verschobenen Magnetfeld blieb die Vorzugsrichtung erhalten. Die Deaktivierung des „Clusters N“ hingegen führte dazu, dass die Rotkehlchen ihren Magnetkompass verloren. Hier waren die Kratzspuren zufällig auf dem Thermopapier verteilt. In Kontrollversuchen unter freiem Himmel und in einem Planetarium zeigte sich, dass die Fähigkeit der Vögel, sich an der Sonne oder den Sternen zu orientieren, unbeeinträchtigt geblieben war.

Wie auf der Autobahn

Daraus folgern die Oldenburger Forscher: Dem Magnetkompass von Zugvögeln liegt ein „über das Sehvermögen vermittelter Mechanismus“ zugrunde. Die exakte Funktion des „Cluster N“ müsse zwar noch eingehender untersucht werden. Doch sei diese Hirnregion empirisch nachweisbar an der Verarbeitung der magnetischen Feldinformationen beteiligt, während die Informationen, die von den Eisenmineralkristallen am oberen Schnabel des Vogels über den Trigeminus-Nerv an das Gehirn übermittelt werden, „für eine Orientierung mit dem magnetischen Kompass weder nötig noch ausreichend sind“.

Manuela Zapka schließt nicht aus, dass der Oberschnabel an der Magnetwahrnehmung anderweitig beteiligt ist, aber als Kompass kommt er nicht mehr in Frage. Zumindest gilt das für Rotkehlchen. Wie man sich das vorstellen soll, dass die Vögel das Erdmagnetfeld buchstäblich „sehen“ können? Schwer zu sagen. Aber wenn sie das UV-Licht sehen können, warum dann nicht auch das Erdmagnetfeld? Vielleicht es ja ganz einfach. So ähnlich wie auf der Autobahn. Da halten uns deutlich sichtbare Leitplanken auf der Spur.

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