Tag Ethikkommission

Mit Ethikkommission tagge ich hier Artikel, die über (meist) wissenschaftliche Arbeiten sprechen, während derer Tiere in manchmal skurriler, manchmal grenzwertiger, manchmal aber auch ziemlich klar abzulehnender Weise „herausgefordert“ (so, jetzt habe ich das Wort auch mal gesagt) werden. Das meiste davon sollte auch für Menschen mit sehr starker Empathie für Tiere erträglich sein; als Trigger Warning ist das nicht gemeint.

  • Biologie wie in Borodino

    12024:204:0 ( 2024-07-22)
    Ein Ameisenhaufen im Wald, davor ein großer weißer Pilz.

    Nach der Lektüre von Erik Franks Artikel stellt sich die Frage: Betreiben die Ameisen unter dem sichtbaren Pilz-Fruchtkörper (2013 nahe am Edersee) vielleicht eine Pharmafabrik?

    Unter dem Tag Ethikkommission sammele ich hier wissenschaftliche Grobheiten gegen Tiere: Fledermäuse, die wegen Unterdrucks abstürzen, Libellen, die mit dem Rücken nach unten fallen gelassen werden (und schlimmer: deren Augen zugepappt wurden), Wespenköniginnen, die zu, na ja, Hahnenkämpfen proviziert werden. In der Deutschlandfunk-Reihe Forschung aktuell gab es am 3.7.2024 einen weiteren Beitrag zu dieser Liste: Da haben Leute um den Würzburger[1] Biologen Erik Frank Ameisen Teile ihrer Beine abgeschnitten[2].

    Ich vermute, Grundlage des Berichts ist seine Arbeit „Wound Dependent Leg Amputations to Combat Infections in an Ant Society“, erschienen leider im Elsevier-Blatt Current Biology (doi:10.2139/ssrn.4612970 und leider bisher nicht bei libgen verfügbar, um so leidererer, als Elsevier selbst Menschen aus abonnierenden Netzen mit Cookie-Bannern und Registrierung belästigt und die AutorInnen den Kram leider auch nicht auf ordentliche Preprint-Server gelegt haben).[3]

    Wenn mensch sich durch Elseviers Dark Patterns durchmanövriert hat, gehts auch schon im Abstract zur Sache:

    Experimentelle Amputation führte zu höhren Überlebensraten bei Ameisen, deren infizierte Wunden am Oberschenkel lagen, aber nicht, wenn sie am Unterschenkel lagen.

    Original

    Experimental amputation led to increased survival of ants with infected wounds when the injury was located at the femur but not when it was located at the tibia.

    „Experimentelle Amputation“? „Infizierte Wunden“? Bilder von Schlachtfeldern der napoleonischen Kriege drängen sich in mein Bewusstsein. Das geht bis hin zum Wundfieber, an dem damals Pseudomonaden bestimmt auch regelmäßig beteiligt waren:

    Das Aufbringen von Pseudomonas aeruginosa auf Oberschenkelwunden [der untersuchten Ameisen] resultierte in einer Sterblichkeit von 85% innerhalb von 72 Stunden (N=48), ein Wert, der sehr ähnlich dem war, der für M. analis beobachtet wurde.

    Original

    The application of P. aeruginosa on femur wounds resulted in a 95% mortality rate in 72 hours (N=48), a value similar to what had been observed in M. analis.

    Mensch kann auch sagen: Die Leute haben (in diesem Fall, für die ganze Arbeit waren es viel mehr) 48 Ameisen ein Bein abgeschnitten und dann so fiesen Schmodder auf die Wunde geschmiert, dass fast alle Tiere innerhalb von drei Tagen tot waren.

    Ich sage mal: mit „richtigen“ Tieren (so, mit Pelz und Linsenaugen) hätte das wohl keine Ethikkommission dieses Planeten durchgelassen. Aber ich kann nicht mit Steinen werfen; ich habe ja schon vor zwei Jahren öffentlich gestanden, dass es auch mir gerne mal an Empathie fehlt, selbst bei so offensichtlich sympathischen Geschöpfen wie Fruchtfliegen; und dabei habe ich noch gar nicht mit Mücken und Nacktschnecken angefangen.

    Dennoch hätte ich gerne in dem DFG-Ausschuss mitgehört, der Erik Frank eine Emmy Noether-Gruppenförderung[4] gegeben hat. Ich habe halb im Ohr, wie wer sagt: „Sagt mal, ist das nicht ein wenig wie Käfern die Beine ausreißen? Was ist, wenn TierrechtlerInnen das mal genauer ansehen?“ Wenn das so ähnlich war, hat dann wer anders etwas gesagt wie: „Hör zu, das sind die Ameisen, die wir ohne Not in großer Zahl vergiften, nur damit auf den polierten Terrassensteinen nichts krabbelt“?

    Dabei gestehe ich gerne, dass Franks Ergebnisse beeindruckend sind; dass Ameisen gezielt, also nur bei geeigneten Verletzungen, Chirurgie praktizieren und damit auf recht durchschlagenden Erfolg haben – siehe Abbildung 3 A aus dem Paper:

    Grafik, die Zeit zwischen 0 und 75 Stunden gegen Überlebenswahrscheinlichkt plottet für diverse Szenarien: Ober- und Unterschenkel, steril amputiert oder infiziert, mit Nestpflege oder ohne. Die infizierten Wunden waren mit Nest-Hilfe nicht wesentlich tödlicher als uninfizierte Wunden, ohne ganz dramatisch viel mehr.

    Rechte: Ich musste meine Erstgeborene an Elsevier verkaufen, und auch dafür darf ich das nicht unter CC-0 verteilen. Zur Not wandere ich in die USA aus und plädiere auf fair use. Ansonsten siehe doi:10.2139/ssrn.4612970.

    – dagegen wäre ich ziemlich hohe Wetten eingegangen, weil ich mir kaum vorstellen kann, wie so komplexes Verhalten in der DNS der Ameisen kodiert sein könnte. Jaja, ein bisschen neugierig bin ich vielleicht auch, was für Antibiosen die dabei einsetzen, aber die Sorte Fragestellung kann mensch wohl getrost der DFG überlassen.

    Einen Einwand muss ich aber doch noch loswerden: Ganz überzeugt bin ich nicht, dass die dramatisch höhere Überlebensrate im Nest tatsächlich auf die Amputation zurückzuführen ist nicht (auch) auf irgendwelche Sorten Nestschutz oder vielleicht wegen Isolation und damit wegen Stress heruntergefahrenem Immunsystem bei den isolierten Tieren – das Stresshormon Cortisol ist zwar nicht ganz so anti-inflammatorisch wie Cortison, aber durchaus auch ein wenig. Da bräuchte es, behaupte ich, schon noch ein paar weitere Experimente.

    Oh nein! Arme Ameisen.

    [1]Na gut: Die Arbeit zum Paper hat er den Affiliations der Ko-Autoren nach zu schließen gemacht, als er in Lausanne (und einem Nationalpark in der Elfenbeinküste) noch auf einen Ruf nach Würzburg hoffte. Das „Würzburger“ ist also ein wenig zu relativieren.
    [2]Der DLF-Journalist Joachim Budde nennt diese Amputation in seinem Beitrag „Simulation“, was, wenn ich mich recht entsinne, noch am ehesten meine Emörungsschwelle überschritten hat.
    [3]Ich kann mich eines tangentialen Kommentars im Kontext meines heiligen Krieges gegen quatschige Metriken nicht enthalten: Der Artikel wurde, als ich ihn während der Suche nach ethisch akzeptablen Preprintquellen gesehen habe, im Netz hoch und runter diskutiert. Dagegen war ich laut Elseviers Downloadzähler erst die dreiundzwanzigste Person, die den Volltext runtergeladen haben soll. Nun glaube ich tatsächlich nicht, dass viele JournalistInnen das ganze Paper gezogen haben, aber zumindest viele KollegInnen werden das getan haben. Was immer die 23, die Elsevier da anzeigt, bedeutet: ich kann mir keine nützliche Größe vorstellen, die sie messen würde. Ich jedenfalls würde gerne mal einen wissenschaftlichen Artikel schreiben, der ein vergleichbares öffentliches Echo hat – während ich 23 Downloads von einem Preprint in nicht völlig exotischen Fächern für ganz normal halte.
    [4]Unglaublich, aber wahr: Die DFG-Webseiten sind ohne Javascript kaputt und, noch krasser, auch mit Javascript, aber ohne Javascript Local Storage. Was für Leute machen solche Webseiten? Und wer nimmt die ab?

  • Libellen aufs Kreuz gelegt

    12022:183:9 ( 2022-07-03)
    Eine Königslibelle sitzt senkrecht an einem Stück Holz; seitlich hängt eine leere Hülle einer Libellenlarve.

    Diese Libelle – ausweislich der leeren Larvenhülle halbrechts unten wahrscheinlich gerade erst geschlüpft – ist hoffentlich Zeit ihres Lebens (ein paar Wochen im Sommer 2020) mit sehenden Augen in der Gegend vom Weißen Stein herumgeflogen.

    Als ich in den Kurzmeldungen in Forschung aktuell vom 16.5. (ab Minute 1:50) davon hörte, wie Leute Libellen auf den Rücken gedreht und dann fallen gelassen haben, habe ich unmittelbar Lausbuben assoziiert, die strampelnden Käfern zusehen. Das hörte sich nach einer vergleichsweise eher gutgelaunten Angelegenheit für meine fiktionale Ethikkommission an. Jetzt, wo ich die zugrundeliegende Arbeit, „Recovery mechanisms in the dragonfly righting reflex“, Science 376 (2022), S. 754, doi:10.1126/science.abg0946, gelesen habe, muss ich das mit der guten Laune etwas relativieren.

    Zunächst beeindruckt dabei der interdisziplinäre Ansatz. Hauptautorin ist Jane Wang, Physikerin von der Cornell University (kein Wunder also, dass im Paper eine Differentialgleichung gelöst wird), mitgeholfen haben der Luftfahrtingenieur James Melfi (auch von Cornell; kein Wunder, dass rechts und links Euler-Winkel gemessen werden) und der Neurobiologe Anthony Leonardo, der am Janelia Resarch Campus in Virgina arbeitet, augenscheinlich eine Biomed-Edeleinrichtung im Umland von Washington DC.

    Zusammen haben sie mit Hochgeschwindingkeitskameras eine Variante des Schwarzweiß-Klassikers „Wie eine Katze auf den Füßen landet“[1] aufgenommen, dieses Mal eben mit Libellen. Dabei haben sie den Libellen einen Magneten auf den Bauch geklebt, sie mit diesem in Rückenlage an einem Elektromagneten festgeklemmt, gewartet, bis sich die Tiere beruhigt hatten und dann den Strom des Elektromagneten abgeschaltet, so dass die Libellen (im physikalischen Sinn) frei fielen.

    Libellen rollen präzise nach rechts

    Wenn das exakt so gemacht war, war offenbar sehr vorhersehbar, was die Libellen taten. Wang et al geben an, es sei ganz entscheidend, dass die Füße der Tiere in der Luft hängen, weil sonst einerseits eigene Reflexe von den Beinen ausgelöst würden und andererseits die Libellen selbst starten wollen könnten: „voluntary take-off via leg-kicks introduces a large variability“.

    Bis dahin regt sich meine Empathie nur wenig. Zwar schätzen es die Libellen ganz sicher nicht, auf diese Weise festgehalten zu werden. Aber andererseits ist das alles ganz gut gemacht, und die Ergebnisse der Studie sind soweit ganz überzeugend und beeindruckend. Die Tiere drehen sich konsistent um ihre Längsachse, um wieder auf den Bauch zu kommen, fangen mit der Drehung nach gerade mal 100 ms an (als Reaktionszeit für Menschen gelten so etwa 300 ms; aber ok, wir haben auch viel längere Nerven) und sind dann nach gut zwei Zehntelsekunden oder vier Flügelschlägen fertig, also bevor unsereins überhaupt beschlossen hätte, was zu tun ist.

    Für mich unerwarteterweise findet die Drehung sehr kontrolliert und offenbar vorgeplant statt. Ich lese das aus der Tatsache, dass die Winkelgeschwindigkeit der Drehung zwischen 170 Grad (fast auf dem Rücken) und vielleicht 40 Grad (schon recht gut ausgerichtet) praktisch konstant ist. Abbildung 2 B des Papers fand ich in der Hinsicht wirklich erstaunlich: nicht vergessen, das Tier bewegt derweil ja seine Flügel.

    Die AutorInnen betrachten weiter die Stellung der beiden Flügelpaare im Detail, um herauszubekommen, wie genau die Libellen die präzise Drehung hinbekommen. Das ist bestimmt sehr aufregend, wenn mensch irgendwas von Flugzeugbau versteht, aber weil ich das nicht tue, hat mich das weniger begeistert. Außerdem war ich zu dem Zeitpunkt bereits etwas voreingenommen, nachdem ich erfahren hatte, dass, um die Flügelstellung mit den Analyseprogrammen, die Wang et al hatten, rekonstruieren zu können, die Libellen mit Nagellack sechs Punkte auf die Flügel gemalt bekamen.

    Die Erzählung wird düsterer

    Für die Libellen noch unangenehmer dürfte, so denke ich mir, das kleines Y-förmige Plastikgestell gewesen sein, das ihnen die ExperimentatorInnen auf den Thorax geklebt haben. Sie sagen, es sei nötig, um das Bezugssystem der fallenden Libelle bestimmen zu können. Und dann gibts noch den Magneten, der die Libelle vor dem Abwurf hält: alles zusammen wiegt ungefähr 25 mg, bei einer Libelle, die selbst gerade mal ein Viertelgramm wiegt. Andererseits, und das will ich gerne glauben, nehmen heranwachsende Libellen bis zu 50 mg am Tag zu (sie haben ja auch nur ein paar Wochen Zeit als Imago), so dass sie Massenänderungen dieser Art vielleicht wirklich nicht belasten.

    Tote Königslibelle hängt in der Luft an einem Spinnfaden

    Wie es eine Spinne hinbekommen hat, diese Libelle zu erlegen, weiß nicht nicht. Aber immerhin sind ihre Augen und Ocellen nicht zugepinselt.

    Wirklich geregt hat sich mein Mitleid – unter der Maßgabe der letzten Absätze der Geschichte mit den Wespen – aber, als es um die Frage ging, woher Libellen eigentlich ihre Orientierung kennen, woher sie also wissen, ob sie gerade auf dem Rücken fliegen oder vielleicht auf der Seite.

    Die Arbeitshypothese von Wang et al war offenbar, dass das im Wesentlichen der Sehsinn ist. Moment: „Der Sehsinn“? Nein: „Die Sehsinne“. Libellen haben nämlich gleich zwei davon, einerseits ihre Facettenaugen, dazu jedoch noch einfache, nicht abbildende Sensoren, die Ocellen. Ich sags ganz ehrlich: Ich habe das Paper vor allem gelesen, weil ich wissen wollte, wie sie den Libellen die Augen und Ocellen verbunden haben.

    Da ich das jetzt weiß, kenne ich die Stelle, an der ich als Ethikkommission nein gesagt hätte, denn die Sinne der Tiere wurden mit einem bestimmt nicht mehr entfernbarem Pamp aus schwarzer Farbe vermischt mit UV-blockierendem Kleber zugekleistert. Die Versuchsreihe mit geblendeten Libellen haben Wang und ein lediglich in den Acknowledgements erwähnter Leif Ristroph unabhängig von der ersten durchgeführt, dramatischerweise im Courant-Institut, grob als „Angewandte Mathe“ zu klassifizieren, unangenehm nah an dem, wofür ich bezahlt werde.

    „Drei kamen durch“ ist kein Rezept für gute Wissenschaft

    Diese beiden haben also vierzehn Libellen in New York City gefangen und elf weitere von KollegInnen bekommen. Und jetzt (aus dem Supplementary PDF):

    Beim Bemalen der Augen und Ocellen ist es wichtig, einen feinen Pinsel zu verwenden, damit keine Farbe auf den Hals oder Mund [des Tieres] tropft.

    Aus dieser Sammlung von Libellen haben drei die vollständigen Experimente überlebt, zwei der Gattung Perithemis tenera, eine der Gattung Libellula lydia. Dies umfasste die Tests mit normalem Sehsinn und mit blockierten Sehsinnen. Alle waren präzise [? Original: rigorous] Flieger. Mit funktionierendem Sehsinn rollten sie nach rechts. Sie überlebten auch mindestens zwei Kältephasen im Kühlschrank, eine vor dem Ankleben des Magnets, eine weitere vor dem Bemalen der Augen.

    Original

    When painting the eyes and ocelli, it is important to use a fine brush tip, so that no paint spills to the neck or to the mouth.

    Of this collection, three dragonflies, two amberwing (Perithemis tenera) and one lydia (Libellula lydia, synonym, Plathemis lydia), survived the complete experiments, including the tests under normal vision and with blocked vision. All were rigorous flyers. They rolled to the right under normal vision. They also survived at least two chills in the fridge, one before fixing the magnet, and another before eye painting.

    Nennt mich angesichts dessen, was wir täglich 108-fach mit Hühnern, Schweinen, Rindern und Schafen machen, sentimental, aber wenn ein Protokoll von 25 Tieren 22 tötet, bevor das Experiment fertig ist, ist es nicht nur roh, sondern fast sicher auch Mist. Es ist praktisch unvorstellbar, dass bei so einer Selektion nicht dramatische Auswahleffekte auftreten, die jedes Ergebnis mit Fragezeichen in 72 pt Extra Bold, blinkend und rot, versehen.

    In diesem Fall war das Ergebnis übrigens, dass die Libellen ohne Ocelli etwa 30% später mit dem Drehen anfingen und anschließend nicht mehr ins Gleichgewicht kamen, bevor die Kamera voll war (ich hätte es trotzdem nett gefunden, wenn Wang wenigstens anekdotisch berichten würde, ob sie es am Schluss geschafft haben). Mit zugepinselten Facettenaugen sind die Libellen ins Gleichgewicht gekommen, wenn auch langsamer und weniger kontrolliert. Waren Ocellen und Facettenaugen blockiert, sind die Libellen häufig einfach nur runtergefallen „like leaves“.

    Was aber, wenn – ja vielleicht im Einzelfall doch existierende – nichtoptische Gleichgewichtsorgane Libellen anfälliger dafür macht, die Torturen des Experiments nicht zu überleben? Was, wenn auch die überlebenden Libellen anfangs ein nichtoptisches Gleichgewichtsorgan hatten, das aber durchs Einfrieren oder eine andere überwiegend tödliche Prozedur kaputt gegangen ist?

    Hätte ich das Vorhaben ethisch begutachten müssen, wäre ich vermutlich eingestiegen auf Abschnitt 2.3 der ergänzenden Materialien (wenn etwas in der Art im Antrag gewesen wäre), in dem es heißt, „Dragonflies perform mid-air righting maneuvers often during their prey-capture maneuvers”.

    Also… wenn die solche Manöver auch freiwillig fliegen, wäre es dann nicht besser gewesen, sie in solchen Situationen zu filmen? Klar, das wäre dann wahrscheinlich fies den Ködern gegenüber, die mensch ziemlich sicher fest positionieren (und damit ihrerseits festkleben) müsste, damit das mit dem Hochgeschwindigkeitsfilmen klappt. Aber trotzdem: Für mich wäre das das mildere Mittel gewesen.

    Außerdem hätten die Köder ja Mücken sein können.

    Nachtrag (2022-07-11)

    Meine Sorgen über ethisch grenzwertige bis unhaltbare Experimente mit Insekten liegen offenbar im wissenschaftlichen Trend. Am 10. Juli haben die Science Alerts einen Beitrag über die Schmerzwahrnehmung von Insekten veröffentlicht, der einige weitere beunruhigende Experimente anführt (etwa zu Phantomschmerzen bei Drosophilen). Immer mehr sieht es aber so aus, als fände bei vielen Insekten durchaus Schmerzverarbeitung statt, auch wenn diese im Detail etwas anders funktioniert als bei uns.

    [1]

    Das Genre „Wir drehen Tiere auf den Rücken und lassen sie fallen“ ist ausweislich des Papers beeindruckend fruchtbar. Zumindest heißt es …

  • Darf mensch Königinnen aufeinander hetzen?

    12022:167:9 ( 2022-06-17)

    Nicht in meiner DLF-Lieblingssendung Forschung aktuell, sondern im Freistil vom 5.6.2022 bin ich auf den nächsten Fall meiner kleinen Sammlung von Fragen an die Ethikkommission bei Tierversuchen gestoßen. Im Groben: Ist es ok, Tiere bewusst und absichtlich gegeneinander kämpfen zu lassen? Und gibt es im Hinblick auf diese Frage Unterschiede zwischen Stieren und Regenwürmern?

    Aus meiner Sicht nicht weit von der Mitte der Wurm-Rind-Skala entfernt befinden sich die Papierwespen, für die die deutsche Wikipedia enttäuschenderweise auf die ordinäre Wespenseite weiterleitet. Speziell für die Stars dieses Posts, Polistes fuscatus – die biologische Normenklatur könnte mich der Physik abspenstig machen – gibt es immerhin einen Link auf der Feldwespen-Seite, doch hat sich noch niemand gefunden, der/die die zugehörige Seite angefangen hätte.

    Portraits von vier Wespen

    Fast noch spannender als die Frage, ob Wespen die Gesichtszeichnungen von Individuen auseinanderhalten können, finde ich ja die Frage, ob sie auch mal gut gelaunt aussehen können. Bildrechte: doi:10.1016/j.cub.2008.07.032 (bearbeitet).

    Bei Freistil klang es nun so, als habe jemand jeweils zwei Königinnen dieser Wespen miteinander bekannt gemacht; dass sie sich erkennen können, und zwar ziemlich sicher am Gesicht, ist offenbar spätestens seit den Arbeiten von Michael Sheehan und Elizabeth Tibbetts wohlbekannt. Unter den einschlägigen Artikeln, die ab den 2000er Jahren an der Uni von Michigan in Ann Arbor entstanden sind, ist viel zitiert „Specialized Face Learning Is Associated with Individual Recognition in Paper Wasps“ (viel zitiert vermutlich weil: Science 334 (2011), 1272, doi:10.1126/science.1211334). Das darin beschriebene Experiment ist erkennbar nicht das, von dem im Freistil die Rede war, wirft aber selbst eine ethische Frage auf:

    Darf mensch Königinnen elektroschocken?

    Sheehan und Tibbet gaben den Wespen nämlich eine T-förmige Flugzone, die überall Elektroschocks verabreichte, bis auf eine Stelle, die dann mit einem von einem paar von Bildern markiert war. Mithin war der Reiz, den die Leute zum Training der Wespen nutzten, die Abwesenheit von Elektroschocks, wenn es die Wespen richtig machten. Hm. Hrrmmmmmmmm! Wäre das nicht auch etwas freundlicher gegangen?

    Ausgangspunkt der Arbeit war die Vermutung, dass fuscatus-Wespen, die staatenbildend sind und deren Königinnen sich vor Gründung ihres Staates mit einem ganzen Haufen anderer Wespen raufen, zwei verschiedene Wespengesichter besser auseinanderhalten können („habe ich gegen die schon mal verloren?“) als metricus-Wespen, die meist allein leben und sich wenig prügeln. Um ein wenig sicherer zu sein bei der Frage, was da eigentlich beobachtet wird, haben Sheehan und Tibbetts auch Versuchstiere („healthy wild-caught adult female[s]“) auf Raupen (die die Wespen gerne essen), geometrische Zeichen (Kreuze, Dreiecke und sowas) und Wespenköpfe ohne Antennen trainiert.

    Das Ergebnis: Wespengesichter mit Antennen haben ausgelernte fuscatus-Wespen in 80% der Fälle vorm Elektroschock bewahrt (wobei der Nulleffekt 50% wäre), und sie haben die Gesichter schneller gelernt als die an sich viel einfacheren Zeichen. Waren die Antennen rausretuschiert, hat das Lernen länger gedauert, und bei 70% richtiger Wahl war Schluss.

    Wie viel Ausdauer braucht es für 10'000 Versuchsläufe?

    Und von wegen „Erst kommt das Fressen, dann kommt die Moral“: Wenn der Hinweis aus verschiedenen Raupensorten bestand, haben die Wespen nur in 60% der Fälle die trainierte Raupe gefunden, also fast nicht häufiger als durch Zufall zu erwarten. Und etwa genauso gut wie die einsiedlerischen metricus-Wespen, die mit den Gesichtern ihrer Artgenossinnen gar nichts anfangen konnten.

    Fleißbienchen am Rande: grob überschlagen müssen Sheehan und Tebitt die Wespen gegen 10'000 Mal haben fliegen lassen. Ich mag mir gar nicht vorstellen, wie viel Ausdauer es dafür gebraucht haben mag. Auf beiden Seiten. Aufgrund vorheriger Interaktionen mit Wespen vermute ich jedoch fast, dass für diese der repetetive Charakter der Unternehmung weniger problematisch gewesen sein dürfte. Ach ja, und ich würde gerne wissen, wie viele Stiche sich die beiden Menschen während der Arbeiten eingefangen haben.

    Wie ist es mit Kämpfen?

    Sheehan, der inzwischen an die Cornell-Universität in New York gewechselt ist, hatte schon zuvor (und hat noch weiter) mit den Wespen gearbeitet und berichtet darüber zum Beispiel in Current Biology 18 (2008), Nr. 18, R851 (doi:10.1016/j.cub.2008.07.032), „Robust long-term social memories in a paper wasp“. Für diese Studie haben die Leute ebenfalls einen Haufen fuscatus-Papierwespen gefangen, dieses Mal aber gezielt Begegnungen herbeigeführt. Dabei haben sie an Tag 0, 6 und 8 jeweils Wespen zusammengeführt, die sich nicht kannten, am siebten Tag dagegen nochmal die von Tag 0 vorbeigeschickt. Das fand ich schon mal ein recht cleveres Design: Wenn sich die Rauflustigkeit der Wespen generell geändert hätte, wäre das durch die Kontrollen an den Tagen sechs und acht aufgefallen.

    Aber das führt auf die Eingangsfrage: Ist diese Sorte Experiment nicht ziemlich eng verwandt mit Hahnenkämpfen, bei denen zwei Tiere, die, wären sie nicht in menschlicher Gefangenschaft, vermutlich friedlich vor sich hingelebt hätten, künstlich dazu gebracht werden, aufeinander einzuhacken? Wäre ich in einer Ethikkommission, müsste ich zumindest mal etwas nachdenken, ob ich Königinnenkämpfe eigentlich absegnen möchte, auch wenn es hier nicht um das Gaudium einer blutrünstigen Menge, sondern um die Förderung der Wissenschaft geht.

    Unter Bekannten doppelt so viele Begegnungen ohne Gewalt

    Immerhin scheinen die Kämpfe der Wespen relativ zivilisiert abzulaufen. Zumindest berichten Sheehan et al nicht davon, dass die Begegnungen an Tag 7 mal hätten ausfallen müssen, weil die Besucherinnen von Tag 0 inzwischen vielleicht totgestochen worden wären (Disclaimer: ich habe die Zusatzdaten nicht auf solche Vorkommnisse hin durchgesehen, denn ich war ja eigentlich auf der Suche nach etwas anderem).

    Das Ergebnis ist wieder recht beeindruckend; kannte sich ein Wespenpaar, gingen offenbar doppelt so viele Begegnungen ohne Gewalt aus wie andernfalls.

    Meine eingestandenermaßen oberflächliche Literaturrecherche hat aber leider kein Paper geliefert, bei dem jemand Wespen geschminkt hätte; ich hatte ich die Geschichte aus dem Freistil nämlich so verstanden, dass jemand zwei Wespen bekannt gemacht hat und dann das Gesicht einer der beiden verändert, um zu prüfen, ob es wirklich das ist, an das sich die Wespen erinnern und nicht etwa, sagen wir, der Geruch oder die Melodie des Summens. Auch wenn das Elektroschockexperiment das sehr nahelegt: Ich finde es völlig plausibel, so ein Schminkexperiment zu machen. Wer die dazugehörige Studie findet: das Antwortfomular gehört völlig euch.

    Empathietraining

    Wer die ganze Sendung hört, dürfte auf ein anderes ethisches Problem stoßen, eines, das mir, der ich nicht in einer Ethikkommission sitze, deutlich mehr Sorgen macht: Im O-Ton wird eingespielt, wie jemand eine Drosophile erst mit Wachs festklebt und dann immer weiter fesselt. „Drosophile“: Ihr merkt, ich habe rein emotional ein spezielles Verhaltnis zu Fruchtfliegen, weil ich in ihnen, die wie ich Obst nicht widerstehen können – je süßer, je besser – ganz entfernt Geistesverwandte sehe.

    Andererseits: Wenn ich den Kompostmüll leere, nehme ich, ehrlich gesagt, keine Rücksicht darauf, wie viele von ihnen ich dabei wohl zerquetsche. Die insgesamt vergleichbar menschenähnlichen Mücken und Zecken töte ich sogar gezielt, wenn ich kann. Und nun habe ich diesen Bericht gehört und musste mich sehr beherrschen, um mich nicht zu empören. Das mag ein wenig zu tun haben mit dem völlig überflüssigen Gag, Enrico Caruso durch das Drosophilenohr aufzunehmen, denn Folter[1] ist nochmal schlimmer, wenn irgendeine Sorte, ach ja, „Humor“ mitschwingt.

    Aber auch ohne das: Ist es verlogen, wenn ich mich über die Misshandlung von Lebewesen empöre, die ich andererseits ohne große Reue und ganz nebenbei – oder gar gezielt – töte?. Auf der anderen Seite will mensch, so glaube ich, diese Anflüge von Empathie auch nicht wirklich bekämpfen. Die Charakterisierung der Feinde als Ratten und Schmeißfliegen (der Namenspate des Münchner Flughafens, Franz Josef Strauß, war Meister dieses Genres), als Tiere also, mit denen Empathie zu haben wirklich schwerfällt, wenn sie sich erstmal ordentlich vermehrt haben, ist ein recht konstantes Feature so gut wie aller Kriege und anderer Massenmorde der Geschichte.

    Mit diesem Gedanken bin ich nach der Freistil-Sendung auf folgendes Fazit gekommen: Selbst wenn es nicht der Tiere selbst wegen geboten sein sollte, schon ganz speziezistische Humanität gebietet es, diese Sorte von Mitleid mit jeder Kreatur zu hegen und nicht zu kritisieren. Und vor den Feldzügen gegen die Nacktschnecken wenigstens noch ein wenig mit sich zu ringen.

    [1]Ja, ich behaupte, es ist Folter, wenn mensch so ein Lebewesen bei lebendigem Leibe immer weiter eingießt, bis es (nehme ich an) erstickt, weil die Tracheen alle dicht sind.

  • Ameisen-Ambulanz in der Pandemie

    12022:045:2 ( 2022-02-14)
    Foto

    Da helfen nicht mal mehr Ameisenarmeen: Ein Faultier in einem Cecropia-Baum. Von hier unter GFDL.

    In den Wissenschaftsmeldungen der Forschung aktuell-Sendung am Deutschlandfunk vom 4.1.22 gab es ab Minute 2:50 eine Geschichte einer doch sehr überraschenden Symbiose: Ameisen, so heißt es da, verbinden verletzte Bäume. Nun würde mich so ein Verhalten nicht völlig vom Hocker hauen – ich bin ja ein Feind der Soziobiologie und halte das „egoistische Gen“ für einen methodischen Fehler –, aber Krankenpflege ist schon innerhalb einer Spezies bemerkenswert (gibts bei Ameisen). Geht sie gar über Speziesgrenzen hinaus, weckt das schon meine Neugier. Darum habe ich mir das zugrundeliegende Paper rausgesucht: „Azteca ants repair damage to their Cecropia host plants“ aus dem Journal of Hymenoptera Research, Band 88, doi:10.3897/jhr.88.75855.

    Das erste, was auffällt, ist die Autorenliste: geschrieben haben das Ding Alex Wcislo, Xavier Graham, Stan Stevens, Johannes Ehoulé Toppe, Lucas Wcislo, und William T. Wcislo. Das sind einen Haufen Wcislos, und die Erklärung findet mensch in den Affiliations. William T. ist vom Tropeninstitut der Smithsonian Institution, alle anderen Autoren kommen von der International School of Panama – wo ein Forscher-Expat seine Kinder wohl hinschicken wird – beziehungsweise von der Metropolitan School in Panama.

    In diesem Licht bekommt die Eröffnung des Artikels einen ganz eigenen Charme, der in dem DLF-Kurzbeitrag ganz und gar fehlt (da war nur die übliche Rede von „den Forschenden“):

    One of us (AW) used a sling shot to shoot a clay ball (9 mm diameter) at high velocity through an upper internode of a large Cecropia tree, making clean entry and exit wounds. Within 24 hours both holes were nearly sealed. This anecdotal observation...

    Also: Da hat der kleine Nick^W^W der Sohn des Smithsonian-Biologen mit einer Zwille oder Steinschleuder rumgeballert und hat es geschafft, ein Loch durch ein Internodium, also so eine Art Zweig, zu schlagen; nun, tropische Bäume sind oft relativ weich. Der Lausejunge war aber Professorenkind genug, um genauer hinzuschauen und festzustellen, dass Ameisen am Loch rumlaufen und es offenbar zunähen.

    Daraufhin haben er, seine Freunde und sein Vater ein richtiges Programm aufgelegt, um aus der Anekdote etwas wie Wissenschaft zu machen. Sie haben dazu systematisch Löcher in rund zwanzig Ameisenbäume im Stadtwald („opportunistically selected“ schreiben sie) gebohrt, in denen Aztekenameisen Azteca alfari wohnten. Über deren Symbiose war bisher vor allem bekannt, dass die Bäume Ameisen schicken, wenn andere Tiere an ihren Blättern knabbern. Die Ameisen dürfen dafür in den erwähnten Internodien wohnen (die sind hohl und haben dünne Wände, damit die Ameisen leicht reinkommen) und bekommen darin sogar lecker Futter (na ja, im Zweifel Futter für ihre Blattläuse).

    Und dann haben die Schülis dokumentiert, was passiert. Das war nicht immer einfach, wie sie ehrlich berichten:

    But ants [also die Ameisen, die an einem Loch arbeiteten] were not marked so the total size of the repair force is unknown. […]

    We greatly thank the Cárdenas police patrols for allowing us to work safely outdoors during the early days of a pandemic, and tolerating our activity during severe restrictions on movement.

    Sie mussten sich auch auf junge Bäume beschränken, denn die Ameisen wohnen gerne so weit oben wie möglich und merken dann nicht mehr, was unten vor sich geht, während die Schülis nicht höher als zwei Meter kamen: „we selected internodes as high up as we could reach“.

    Die resultierende Beobachtung mochte dann schon wieder Material für die Ethikkommission sein, denn sooo viel anders als bei den ganz klassischen Begegnungen von Lausbuben und Ameisenhaufen ging es auch nicht ab, jedenfalls aus Sicht der Ameisen: Diese retteten erstmal ihre Brut, bevor sie tatsächlich recht oft und überzeugend die Bohrungen verschlossen. Dieses Gesamtbild aber lässt schon ahnen, dass sie eher ihren Bau reparierten als ihrem Baum medizinische Hilfe angedeihen ließen. Dafür spricht auch, dass der Baum im Anschluss ein eigenes Heilprogramm anwarf und die Wunde komplett mit eigenem Gewebe auffüllte.

    Andererseits: Vielleicht sehen wir hier gerade der Evolution zu, denn es könnte ja sein, dass Bäume, die Ameisen zu besserer medizinischer Versorgung anhalten – und das übliche survival of the fittest[1] würde jetzt dafür sorgen – auch deutlich besser leben als welche, die einfach nur ganz normale Baumheilung machen?

    Was es auch sei: ich war sehr angetan davon, mal ein paar Seiten aus dem Journal of Hymenoptera Research zu lesen. Dafür, dass es solche Publikationen gibt, liebe ich die Wissenschaft.

    [1]Nur zur Sicherheit: nicht des „strongest“ oder sowas.

  • Zu vollgefressen zum Abheben

    12021:163:7 ( 2021-06-13)
    Ein Eichhörnchen turnt durch Zweige

    Keine Zikaden in Weinheim: das Eichhörnchen im dortigen Arboretum konnte noch munter turnen.

    Wieder mal eine Tier-Geschichte aus Forschung aktuell am Deutschlandfunk: In der Sendung vom 25.5. gab es ein Interview mit Zoe Getman-Pickering, die derzeit eine Massenvermehrung von Zikaden an der US-Ostküste beobachtet. Im Gegensatz zu so mancher Heuschreckenplage kam die nicht unerwartet, denn ziemlich verlässlich alle 17 Jahre schlüpfen erstaunliche Mengen dieser Insekten und verwandeln das Land in ein

    All-You-Can-Eat-Buffet. Es gibt schon Berichte von Eichhörnchen und Vögeln, die so fett sind, dass sie nicht mehr richtig laufen können. Die sitzen dann einfach nur herum und fressen eine Zikade nach der anderen.

    Es war dieses Bild von pandaähnlich herumhockenden Eichhörnchen, die Zikaden in sich reinstopfen eine einE Couch Potato Kartoffelchips, das meine Fantasie angeregt hat.

    Gut: Gereizt hat mich auch die Frage, wo auf der Fiesheitssakala ich eigentlich einen intervenierenden Teil der Untersuchung ansiedeln würde, der im Inverview angesprochen wird: Um

    herauszufinden [ob die Vögel noch Raupen fressen, wenn sie Zikaden in beliebigen Mengen haben können], haben wir auch künstliche Raupen aus einem weichen Kunststoff. Die setzen wir auf die Bäume. Und wenn sich dann Vögel für die künstlichen Raupen interessieren, dann picken sie danach

    und sind bestimmt sehr enttäuscht, wenn sie statt saftiger Raupen nur ekliges Plastik schmecken. Na ja: verglichen mit den abstürzenden Fledermäuse von neulich ist das sicher nochmal eine Stufe harmloser. Balsam für die Ethikkommission, denke ich. Das Ergebnis übrigens: Ja, die Zikadenschwemme könnte durchaus eine Raupenplage nach sich ziehen.

    Die Geschichte hat ein Zuckerl für Mathe-Nerds, denn es ist ja erstmal etwas seltsam, dass sich die Zikaden ausgerechnet alle 17 Jahre verabreden zu ihren Reproduktionsorgien. Warum 17? Bis zu diesem Interview war ich überzeugt, es sei in ÖkologInnenkreisen Konsens, das sei, um synchronen Massenvermehrungen von Fressfeinden auszuweichen, doch Getman-Pickering hat mich da eines Besseren belehrt:

    Aber es gibt auch Theorien, nach denen es nichts mit den Fressfeinden zu tun hat. Sondern eher mit anderen Zikaden. Der Vorteil wäre dann, dass die Primzahlen verhindern, dass unterschiedliche Zikaden zur gleichen Zeit auftreten, was dann schlecht für die Zikaden sein könnte. Und dann gibt es auch noch einige Leute, die es einfach nur für einen Zufall halten.

    Das mit dem Zufall fände ich überzeugend, wenn bei entsprechenden Zyklen in nennenswerter Zahl auch nichtprime Perioden vorkämen. Und das mag durchaus sein. Zum Maikäfer zum Beispiel schreibt die Wikipedia: „Maikäfer haben eine Zykluszeit von drei bis fünf, meist vier Jahren.“

    Aua. Vier Jahre würden mir eine beliebig schlechte Zykluszeit erscheinen, denn da würde ich rein instinktiv Resonanzen mit allem und jedem erwarten. Beim Versuch, diesen Instinkt zu quantifizien, bin ich auf etwas gestoßen, das, würde ich noch Programmierkurse geben, meine Studis als Übungsaufgabe abbekommen würden.

    Die Fragestellung ist ganz grob: Wenn alle n Jahre besonders viele Fressfeinde auftreten und alle m Jahre besonders viele Beutetiere, wie oft werden sich die Massenauftreten überschneiden und so den (vermutlichen) Zweck der Zyklen, dem Ausweichen massenhafter Fressfeinde, zunichte machen? Ein gutes Maß dafür ist: Haben die beiden Zyklen gemeinsame Teiler? Wenn ja, gibt es in relativ kurzen Intervallen Jahre, in denen sich sowohl Fressfeinde als auch Beutetiere massenhaft vermehren. Haben, sagen wir, die Eichhörnchen alle 10 Jahre und die Zikaden alle 15 Jahre Massenvermehrungen, würden die Eichhärnchen alle drei Massenvermehrungen einen gut gedeckten Tisch und die Zikaden jedes zweite Mal mit großen Eichhörnchenmengen zu kämpfen haben.

    Formaler ist das Problem also: berechne für jede Zahl von 2 bis N die Zahl der Zahlen aus dieser Menge, mit denen sie gemeinsame Teiler hat. Das Ergebnis:

    Balkendiagramm: Gemeinsame Teiler für 2 bis 20

    Mithin: wenn ihr Zikaden seid, verabredet euch besser nicht alle sechs, zwölf oder achtzehn Jahre. Die vier Jahre der Maikäfer hingegen sind nicht so viel schlechter als drei oder fünf Jahre wie mir mein Instinkt suggeriert hat.

    Ob die Verteilung von Zyklen von Massenvermehrungen wohl irgendeine Ähnlichkeit mit dieser Grafik hat? Das hat bestimmt schon mal wer geprüft – wenn es so wäre, wäre zumindest die These vom reinen Zufall in Schwierigkeiten.

    Den Kern des Programms, das das ausrechnet, finde ich ganz hübsch:

    def get_divisors(n):
  return {d for d in range(2, n//2+1) if not n%d} | {n}


def get_n_resonances(max_period):
  candidates = list(range(2, max_period+1))
  divisors = dict((n, get_divisors(n)) for n in candidates)

  return candidates, [
      sum(1 for others in divisors.values()
        if divisors[period] & others)
    for period in candidates]

    get_divisors ist dabei eine set comprehension, eine relativ neue Einrichtung von Python entlang der altbekannten list comprehension: „Berechne die Menge aller Zahlen zwischen 2 und N/2, die N ohne Rest teilen – und vereinige das dann mit der Menge, in der nur N ist, denn N teilt N trivial. Die eins als Teiler lasse ich hier raus, denn die steht ohnehin in jeder solchen Menge, weshalb sie die Balken in der Grafik oben nur um jeweils eins nach oben drücken würde – und sie würde, weit schlimmer, die elegante Bedingung divisors[period] & others weiter unten kaputt machen. Wie es ist, gefällt mir sehr gut, wie direkt sich die mathematische Formulierung hier in Code abbildet.

    Die zweite Funktion, get_n_resonances (vielleicht nicht der beste Name; sich hier einen besseren auszudenken wäre auch eine wertvolle Übungsaufgabe) berechnet zunächt eine Abbildung (divisors) der Zahlen von 2 bis N (candidates) zu den Mengen der Teiler, und dann für jeden Kandidaten die Zahl dieser Mengen, die gemeinsame Elemente mit der eigenen Teilermenge haben. Das macht eine vielleicht etwas dicht geratene generator expression. Generator expressions funktionieren auch wie list comprehensions, nur, dass nicht wirklich eine Liste erzeugt wird, sondern ein Iterator. Hier spuckt der Iterator Einsen aus, wenn die berechneten Teilermengen (divisors.values()) gemeinsame Elemente haben mit den Teilern der gerade betrachteten Menge (divisors[period]). Die Summe dieser Einsen ist gerade die gesuchte Zahl der Zahlen mit gemeinsamen Teilern.

    Obfuscated? Ich finde nicht.

    Das Ergebnis ist übrigens ökologisch bemerkenswert, weil kleine Primzahlen (3, 5 und 7) „schlechter“ sind als größere (11, 13 und 17). Das liegt daran, dass bei einem, sagen wir, dreijährigen Zyklus dann eben doch Resonanzen auftauchen, nämlich mit Fressfeindzyklen, die Vielfache von drei sind. Dass 11 hier so gut aussieht, folgt natürlich nur aus meiner Wahl von 20 Jahren als längsten vertretbaren Zyklus. Ganz künstlich ist diese Wahl allerdings nicht, denn ich würde erwarten, dass allzu lange Zyklen evolutionär auch wieder ungünstig sind, einerseits, weil dann Anpassungen auf sich ändernde Umweltbedingungen zu langsam stattfinden, andererseits, weil so lange Entwicklungszeiten rein biologisch schwierig zu realisieren sein könnten.

    Für richtig langlebige Organismen – Bäume zum Beispiel – könnte diese Überlegung durchaus anders ausgehen. Und das mag eine Spur sein im Hinblick auf die längeren Zyklen im Maikäfer-Artikel der Wikipedia:

    Diesem Zyklus ist ein über 30- bis 45-jähriger Rhythmus überlagert. Die Gründe hierfür sind nicht im Detail bekannt.

    Nur: 30 und 45 sehen aus der Resonanz-Betrachtung jetzt so richtig schlecht aus…

  • Fledermäuse und die Schallgeschwindigkeit

    12021:148:7 ( 2021-05-29)

    Via Forschung aktuell vom 5. Mai (ab 18:35) bin ich über ein weiteres Beispiel für vielleicht nicht mehr ganz vertretbare, aber leider doch sehr spannende Experimente an Tieren gestolpert: Eran Amichai und Yossi Yovel von der Uni Tel Aviv und dem Dartmouth College haben festgestellt, dass (jedenfalls) Weißrandfledermäuse eine angeborene Vorstellung von der Schallgeschwindigkeit haben („Echolocating bats rely on innate speed-of-sound reference“, https://doi.org/10.1073/pnas.2024352118; ich glaube, den Volltext gibts außerhalb von Uninetzen nur über scihub).

    Flughunde vor Abendhimmel

    Die beeindruckendsten Fledertiere, die ich je gesehen habe: Große Flughunde, die abends in großen Mengen am Abendhimmel von Pune ihre Runden drehen. Im Hinblick auf die Verwendung dieses Fotos bei diesem Artikel etwas blöd: Diese Tiere machen gar keine Echoortung.

    Das ist zunächst mal überraschend, weil die Schallgeschwindigkeit in Gasen und Flüssigkeiten von deren Dichte abhängig ist und sie damit für Fledermäuse je nach Habitat, Wetter und Höhe schwankt. Für ideale Gase lässt sie sich sogar recht leicht ableiten, und das Ergebnis ist: c = (κ p/ρ)½, wo c die Schallgeschwindigkeit, p der Druck und ρ die Dichte ist. Den Adiabatenexponent κ erklärt bei Bedarf die Wikipedia, er ändert sich jedenfalls nur, wenn die Chemie des Gases sich ändert. Luft ist, wenn ihr nicht gerade in Hochdruckkammern steht (und da würdet ihr nicht lange stehen), ideal genug, und so ist die Schallgeschwindigkeit bei konstantem Luftdruck in unserer Realität in guter Näherung umgekehrt proportional zur Wurzel der Dichte der Luft.

    Nun hat Helium bei Normalbedingungen eine Dichte von rund 0.18 kg auf den Kubikmeter, während Luft bei ungefähr 1.25 kg/m³ liegt (Faustregel: 1 m³ Wasser ist rund eine Tonne, 1 m³ Luft ist rund ein Kilo; das hat die Natur ganz merkfreundlich eingerichtet). Der Adiabatenexponent für Helium (das keine Moleküle bildet) ist zwar etwas anders als der von Stickstoff und Sauerstoff, aber so genau geht es hier nicht, und deshalb habe ich 1/math.sqrt(0.18/1.25) in mein Python getippt; das Ergebnis ist 2.6: grob so viel schneller ist Schall in Helium als in Luft (wo es rund 300 m/s oder 1000 km/h sind; wegen des anderen κ sind es in Helium bei Normalbedingungen in Wahrheit 970 m/s).

    Flattern in Heliox

    Das hat für Fledermäuse eine ziemlich ärgerliche Konsequenz: Da sich die Tiere ja vor allem durch Sonar orientieren und in Helium die Echos 3.2 mal schneller zurückkommen würden als in Luft, würden an Luft gewöhnte Fledermäuse glauben, all die Wände, Wanzen und Libellen wären 3.2-mal näher als sie wirklich sind. Immerhin ist das die sichere Richtung, denn in einer Schwefelhexaflourid-Atmosphäre (um mal ein Gas mit einer sehr hohen Dichte zu nehmen, ρ = 6.6 kg/m³) ist die Schallgeschwindigkeit nur 44% von der in Luft (wieder ignorierend, dass das Zeug einen noch anderen Adiabatenexponenten hat als He, O2 oder N2), und die Tiere würden sich noch zwanzig Zentimeter von der Wand weg wähnen, wenn sie in Wirklichkeit schon mit den Flügeln an sie anschlagen könnten – die Weißrandfledermäuse, mit denen die Leute hier experimentiert haben, haben eine Flügelspannweite von rund 20 Zentimetern (bei 10 Gramm Gewicht!). Wer mal Fledermäuse hat fliegen sehen, ahnt, dass das wohl nicht gut ausgehen würde.

    Aber das ist natürlich Unsinn: In Schwefelhexaflourid ist die Trägheit des Mediums erheblich größer, und das wird die Strömungseigenschaften und damit den dynamischen Auftrieb der Fledermausflügel drastisch ändern[1]. Was auch umgekehrt ein Problem ist, denn in einer Helium-Atmosphäre mit der um fast einen Faktor 10 geringeren spezifischen Trägheit funktionieren die Fledermausflügel auch nicht ordentlich. Ganz zu schweigen davon natürlich, dass die Tiere darin mangels Sauerstoff ersticken würden.

    Deshalb haben Amichal und Co mit Luft-Helium-Mischungen („Heliox“) experimentiert. Dabei haben sie die Schallgeschwindigkeit in einigen Experimenten um 27% erhöht, in der Regel aber nur um 15%[2]. Dass die beiden zwei Helioxmischungen am Start hatten, wird wohl einerseits daran liegen, dass die 15% allenfalls knapp über der natürlichen Schwankungsbreite der Schallgeschwindigket durch Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit (die gehen ja auch alle auf die Dichte) liegen. Mit 27% aber hatten die Fledermäuse doch zu große Probleme mit dem Fliegen, und das wäre keine Umwelt, in der kleine Fledermäuse aufwachsen sollten.

    Im Artikel schreiben die Leute dazu etwas hartherzig:

    “Category I” [von Fehlflügen] included flights in which the bat clearly did not adjust motor responses to the lessened lift and landed on the floor less than 50 cm from takeoff.

    – was eine recht zurückhaltende Umschreibung von „Absturz“ ist. Einige Tiere hatten davon schnell die Nase voll:

    Treatments [nennt mich pingelig, aber die Bezeichnung der Experimente als „Behandlung“ ist für mich schon auch irgendwo am Euphemismus-Spektrum] were completed in one session with several exceptions: two individuals refused to fly at 27% SOS after 2 d, and those treatments were therefore done in two sessions each, separated by 1 d in normal air.

    Unter diesen Umständen liegt auf der Hand, dass „Köder gefangen und gefressen“ kein gutes Kriterium ist dafür, ob sich die Fledermäuse auf Änderungen der Schallgeschwindigkeit einstellen können – viel wahrscheinlicher waren sie einfach mit ihren Flugkünsten am Ende.

    Tschilpen und Fiepen

    Es gibt aber einen Trick, um die Effekte von Wahrnehmung und Fluggeschick zu trennen. Jagende Fledermäuse haben nämlich zwei Modi der Echoortung: Auf der Suche und aus der Ferne orten sie mit relativ lang auseinanderliegenden, längeren Pulsen, also etwa Tschilp – Tschilp – Tschilp. In der unmittelbaren Umgebung der Beute (in diesem Fall so ab 40 cm wahrgenommener Entfernung) verringern sie den Abstand zwischen den Pulsen, also etwa auf ein Fipfipfipfip. Auf diese Weise lässt sich recht einfach nachvollziehen, welchen Abstand die Tiere selbst messen, wobei „recht einfach“ hier ein Aufnahmegerät für Ultraschall voraussetzt. Wenn sie in zu großer Entfernung mit dem Fipfipfip anfangen, nehmen sie die falsche Schallgeschwindigkeit an.

    Bei der Auswertung von Beuteflügen mit und ohne Helium stellt sich, für mich sehr glaubhaft, heraus, dass Fledermäuse auch nach längerem Aufenhalt in Heliox immer noch unter Annahme der Schallgeschwindigkeit in (reiner) Luft messen: Diese muss ihnen also entweder angeboren sein, oder sie haben sie in ihrer Kindheit fürs Leben gelernt.

    Das Hauptthema der Arbeit ist die Entscheidung zwischen diesen beiden Thesen – nature or nurture, wenn mensch so will. Deshalb haben Amichal und Co 24 Fledermausfrauen aus der Wildnis gefangen, von denen 16 schwanger waren und die schließlich 18 Kinder zur Welt gebracht haben. Mütter und Kinder mussten für ein paar Wochen im Labor leben, wo sie per Kunstlicht auf einen für die Wissenschaftler_innen bequemen Tagesrhythmus gebracht wurden: 16 Stunden Tag, 8 Stunden Nacht, wobei die Nacht, also die Aktivitätszeit der Tiere, zwischen 10 und 17 Uhr lag. Offenbar haben BiologInnen nicht nennenswert andere Bürozeiten als AstronomInnen.

    Mit allerlei Mikrofonen wurde überprüft, dass die Tiere während ihres Tages auch brav schliefen; auf die Weise musste die Heliox-Mischung nur während der Arbeitszeit aufrechterhalten werden, während die Käfige in der Nacht lüften konnten, ohne dass die Heliox-Fledermäuse sich wieder an richtige Luft hätten gewöhnen können.

    Jeweils acht Fledermausbabys wuchsen in normaler Luft bzw. Heliox-15 auf, den doch recht argen Heliox-27-Bedingungen wurden sie nur für spätere Einzelexperimente ausgesetzt. Dabei hat sich gezeigt, dass die Kinder unabhängig von ihrer Kindheitsatmosphäre in gleicher Weise orten: Der Umschlag von Tschilp-Tschip nach Fipfip passierte jeweils bei gleichen Schall-Laufzeiten unabhängig von der wirklichen Distanz.

    Warum tun sie das?

    Diese Befunde sind (aus meiner Sicht leider) nur recht schwer wegzudiskutieren, das wirkt alles recht wasserdicht gemacht. Was die Frage aufwirft, warum die Tiere so hinevolutioniert sind. Amichal und Yovel spekulieren, ein Einlernen der Schallgeschwindigkeit habe sich deshalb nicht herausgebildet, weil Weißrandfledermäuse in der Wildnis sehr schnell erwachsen werden und selbst jagen müssen, weshalb es nicht genug Zeit zum Üben und Lernen gebe.

    Das wäre wohl testbar: Ich rate jetzt mal, dass größere (oder andere) Fledermäuse längere Kindheiten haben. Vielleicht lernen ja die das? Oder vielleicht hängt die festverdrahtete Physik auch daran, dass Weißrandfledermäuse eigentlich durchweg mit ziemlich konstanter Schallgeschwindigkeit leben? Dann müsste das etwa bei mexikanischen Bulldoggfledermäusen (die aus dem Bacardi-Logo) anders sein, für die der Artikel Flughöhen von 3 km zitiert.

    Auch wenn die Sache mit dem Einsperren und Abstürzenlassen von Fledermäusen schon ein wenig gruselig ist: die Wortschöpfungen „Luftwelpen“ und „Helioxwelpen“ haben mich beim Lesen schon angerührt – wobei „Welpe“ für das Original „pup“ eingestandermaßen meine Übersetzung ist. Gibt es eigentlich einen deutsches Spezialausdruck für „Mauskind“?

    Abschließend doch noch ein Schwachpunkt: In der Studie habe ich nichts zum Einfluss des Mediums auf die Tonhöhe der Rufe gelesen[3]. Den muss es aber geben – die Demo von PhysiklehrerInnen, die Helium einatmen und dann mit Micky Maus-Stimme reden, hat wohl jedeR durchmachen müssen. Die Schallgeschwindigkeit ist ja einfach das Produkt von Frequenz und Wellenlänge, c = λ ν, und da λ hier durch die Länge der Stimmbänder (bei entsprechender Anspannung des Kehlkopfs) festliegen sollte, müsste die Frequenz der Töne in 27%-Heliox eben um einen Faktor 1.27, also ungefähr 5/4, niediger liegen. In der Musik ist das die große Terz, etwa das Lalülala einer deutschen Polizeisirene. Und jetzt frage mich mich natürlich, ob das die Fledermäuse nicht merken …

  • Solidarität ist... charmant

    12021:053:1 ( 2021-02-22)
    Ein Weißbüschelaffe

    Sucht nach netten Genoss_innen: ein Weißbüschelaffe – Raimond Spekking / CC BY-SA 4.0 (via Wikimedia Commons)

    An sich halte ich ja Soziobiologie für irgendwas zwischen Mumpitz und reaktionärer Zumutung, jedenfalls soweit sie verstanden wird als Versuch, menschliches Verhalten oder gar gesellschaftliche Verhältnisse durch biologische Befunde (oder das, was die jeweiligen Autor_innen dafür halten) zu erklären und in der Folge zu rechtfertigen.

    Hier ist aber eine Geschichte (DOI 10.1126/sciadv.abc8790), die so putzig ist, dass ich mir in der Beziehung etwas mehr Toleranz von mir wünschen würde. Und zwar hat eine Gruppe von Anthropolog_innen um Rahel Brügger aus Zürich das Kommunikationsverhalten von Weißbüschelaffen untersucht (Disclaimer: Nee, ich finde eigentlich nicht, dass mensch Affen in Gefangenschaft halten darf, aber in diesem Fall scheint zumindest das expermimentelle Protokoll halbwegs vertretbar).

    Dabei haben sie zunächst zwei Dialoge zwischen (den Proband_innen unbekannten) Affen aufgenommen: Ein Affenkind hat einen erwachsenen Affen um Futter angebettelt. Im einen Fall hat der erwachsene Affe abgelehnt, im anderen Fall wohl etwas wie „schon recht“ gemurmelt.

    Dann haben sie die Aufnahmen anderen Affen vorgespielt und haben dann geschaut, ob diese lieber weggehen oder lieber nachsehen, wer da geplaudert hat. Und siehe da: Die Tiere wollten viel lieber die netten Affen sehen als die doofen. Bei den netten Affen haben nach gut 10 Sekunden schon die Hälfte der Proband_innen nachgesehen, wer das wohl war, bei den doofen war das mehr so 30 Sekunden. Und bis zum Ende der jeweiligen Versuche nach zwei Minuten wollten immerhin ein Viertel der Proband_innen nichts von den doofen Affen sehen, aben nur ein Zehntel nichts von den netten.

    Moral: Seid nett, und die Leute mögen euch.

    Ja, ok, kann sein, dass die Äffchen nur gehofft haben, dass sie auch Essen kriegen, wenn schon das Kind was bekommen hat. Pfft. Ich sag ja, Soziobiologie stinkt.

    Nachbemerkung 1: Ich habe das auch nicht gleich in Science Advances gefunden (da gäbs andere Journals, die ich im Auge haben sollte), sondern in den Meldungen vom 4.2. des sehr empfehlenswerten Forschung aktuell im Deutschlandfunk.

    Nachbemerkung 2: Ich weiß, Literatur soll mensch nicht erklären, aber die Überschrift ist natürlich ein Einwand gegen einen der Wahlsprüche der Roten Hilfe: „Solidarität ist eine Waffe“. So klasse ich die Rote Hilfe finde, der entschlossene Pazifist in mir hat die Parole nie so recht gemocht. Mensch will ja eigentlich weniger Waffen haben, aber ganz bestimmt mehr Solidarität.

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