Evolutionäre Plastizität des elektrischen und akustischen Kommunikationsverhaltens bei Nilhechten (Mormyridae, Teleostei)
Final Report Abstract
Die rein afrikanische Fischfamilie der nachtaktiven Nilhechte (Mormyridae) kommuniziert inner- und zwischenartlich mit schwachen, elektrischen Pulssignalen im Millisekundenbereich, die für nicht-elektrosensible Wasser- und Landtiere unterschwellig sind. Die mehr als 200 Nilhecht-Arten unterscheiden sich in der Pulskurvenform ihrer elektrischen Entladungen, die somit der Evolution unterliegen. Selbst geringste Unterschiede der Pulskurvenform (Zeitdomäne) im Mikrosekundenbereich werden von dressierten, futterbelohnten Versuchstieren wahrgenommen, auch wenn im Experiment spektrale Frequenzunterschiede fehlen. Die Erforschung der "Evolutionären Plastizität" erfordert Feldarbeit und selbst-gefangene Fische, da nur so Ort und Zeitpunkt der Fänge gewährleistet sind. Die Nilhechte Südafrikas und Namibias sowie diejenigen aller Nachbar-Länder sind nur oberflächlich bekannt und kaum erforscht - trotz der Prominenz einiger weniger gehandelter Nilhecht-Arten in der neuroethologischen Forschung. Lokale Wissenschaftler in hervorragenden Instituten kooperierten und unterstützten das Projekt in ergänzender Weise. Im Fokus der Arbeit standen alle 7 Gattungen von Nilhechten des südlichen Afrika. Vergleichende Feldstudien zwischen allopatrischen, in einem Fall sympatrischen Populationen derselben (bisherigen) Arten ergaben elektrophysiologisch, morphologisch und genetisch begründete Artunterschiede. In einigen Fällen konnten diese auch mithilfe von Playback-Wahlversuchen im Labor gefestigt werden (sexuelle Selektion). Die Vergleiche ergaben 15 neue Arten, neun davon allein im Berichtszeitraum. Hinzu kommen 10 als angebliche Doppelbeschreibungen weggefallene (nominelle) Arten, die wieder einzusetzen waren; bei diesen sowie einigen weiteren verbesserte sich die Kenntnis ihrer Biologie und Ökologie. Vergleichende verhaltensphysiologische Laborstudien gaben Einblick in selektive Kräfte und ihre Wirkungen auf das Kommunikationssystem dieser Fische. So unterscheiden sich die Zeitmuster der Pulsintervallfolgen eng verwandter, sym- und parapatrischer Pollimyrus-Arten in vergleichbarem Verhaltens-Kontext nicht; entscheidend war die Entladungskurvenform. Der Sexualdimorphismus der Entladungskurvenform des subtropischen "Marcusenius altisambesi" unterliegt sexueller Selektion (female choice); ein runaway (Immer-länger-werden) der männlichen Pulsdauer wird begrenzt von elektrosensiblen, tieffrequenzempfindlichen Welsen (Räubern, die daher vor allem Männchen erbeuten). Die natürliche Hybridart "Pollimyrus castelnaui" im Kontaktgebiet von "Pollimyrus marianne" und "P. castelnaui» würde deren Artdifferenzierung durch nicht-diskriminierende Partnerwahl umkehren (aufheben), wenn nicht die wählerischen Weibchen der beiden letztgenannten Arten dies verhindern würden. Das sog. Ruhe-Entladungsmuster tagsüber sich versteckender M. altisambesi-Männchen verändert sich in Kommunikationsreichweite eines Weibchens so, dass dieses angelockt wird. Selbst in der täglichen Ruhephase nutzen Männchen die Zeit, werbend an Weibchen zu signalisieren. Afrika kennt seine Fische nicht. Viele afrikanische Länder machen Anstrengungen, ihre Süßwasser-Fischfauna besser kennenzulernen, u. a. weil diese die einzige noch Wachstum ermöglichende Proteinquelle darstellt. Mormyriden stellen auf vielen Märkten Afrikas 30% des konsumierten Fisches. Für das Management in der Natur, für die Folgenabschätzung von Wasserbauprojekten (Energie, Trinkwasser, Bewässerung) sowie Aquafarming sind Kenntnisse der Biologie und Ökologie der einzelnen, bisher nicht unterschiedenen Arten essentiell. Sportfischen (Tourismus) sowie die Zierfisch-Industrie, die große Mengen von Nilhechten auch nach Europa und Nord-Amerika schafft, sind wirtschaftlich relevant. Öffentlichkeits-Echo: in Zeitungs- und Online-Beiträgen sowie Radio- und Fernsehsendungen im In- und Ausland wurde über verschiedene Aspekte dieses Projekts berichtet.
Publications
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(2010). A new species of Slender Stonebasher within the Hippopotamyrus ansorgii complex from the Cunene River in southern Africa (Teleostei: Mormyriformes). Journal of Natural History, 44, 2213-2242
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(2011). The Victoria Falls, a species boundary for the Zambezi Parrotfish, Cyphomyrus discorhynchus (Peters, 1852), and the resurrection of Cyphomyrus cubangoensis (Pellegrin, 1936) (Mormyridae: Teleostei). Journal of Natural History, 45, 2669-2699
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(2012). A critical revision of the churchill snoutfish, genus Petrocephalus Marcusen, 1854 (Actinopterygii: Teleostei: Mormyridae), from southern and eastern Africa, with the recognition of Petrocephalus tanensis, and the description of five new species. Journal of Natural History, 46, 2179-2258
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(2013). East-west differentiation in the Marcusenius macrolepidotus species complex in Southern Africa: the description of a new species for the Cunene River, Namibia (Mormyridae, Teleostei). Journal of Natural History, 47, 2327-2362
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(2013). Morphological and electrophysiological field observations on electric freshwater fish of the genus Mormyrops Müller, 1843 (Actinopterygii: Teleostei: Mormyridae) from West and southern Africa. African Journal of Aquatic Science, 38(Suppl.), 31-41
Kramer, B.
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(2014). Marked differentiation in a new species of dwarf stonebasher, Pollimyrus cuandoensis sp. nov. (Mormyridae, Teleostei), from a contact zone with two sibling species of the Okavango and Zambezi rivers. Journal of Natural History, 48, 429-463
Kramer, B., Van der Bank, F. H. & Wink, M.
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