Dieser Pinguin hat eine einzigartige Art der Mauser und hatte in letzter Zeit einige Probleme …

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Su Chengyu (populärwissenschaftlicher Autor)

Hersteller: China Science Expo

Anmerkung des Herausgebers: Um die neuesten Geheimnisse der Biowissenschaften zu entschlüsseln, hat Chinas Spitzentechnologieprojekt die Artikelserie „Neues Wissen über das Leben“ gestartet, in der die neuesten Errungenschaften auf dem Gebiet der Biowissenschaften ausgewählt und so schnell wie möglich in eine einfache Sprache übersetzt werden. Tauchen wir ein in die Welt des Lebens und erkunden wir die unendlichen Möglichkeiten.

Bevor wir mit dem Artikel beginnen, wenden wir unsere Aufmerksamkeit einem Seelöwen von der Insel Südgeorgien zu.

Seelöwen der Insel Südgeorgien

(Bildnachweis: John Eastcott)

Es scheint unglücklich zu sein und der Grund ist einfach: Sein Körper ist mit Haaren bedeckt, die ihm nicht gehören. Dieses Stück Land war zufällig das Territorium der Königspinguine. Es war Mauserzeit für Königspinguine und der Boden war mit dem Flaum bedeckt, den sie im Winter verlieren. Der Seelöwe wälzte sich zufällig im Schlamm und sein Körper war mit weißen Federn bedeckt, was ihm ein wenig verlegen und komisches Aussehen verlieh.

Nicht nur Königspinguine, sondern alle Pinguine mausern sich, und das ist eine unangenehme Zeit. Wenn ein Königspinguin jung ist und sich in der Mauser befindet, sieht er aus wie eine Kiwifrucht, deren Schale zur Hälfte abgeschält ist, während ein Gelbaugenpinguin aussieht, als würde er eine abgetragene Daunenjacke tragen …

Kaiserpinguin-Mauser

(Bildquelle: Metro)

Alle diese Pinguine durchlaufen jährlich einen intensiven Mauserprozess, bei dem sie fasten und dem Wachstum neuer Federn der Verlust alter vorausgeht.

Gelbaugenpinguin-Mauser

(Bildquelle: Britannica)

Der Hauptgrund für die Häutung besteht darin, warm und wasserdicht zu bleiben. Pinguine leben in kalten Umgebungen und die Wärmeisolierung ihrer Federn ist für sie unerlässlich, um ihre Körpertemperatur aufrechtzuerhalten. Mit der Zeit verlieren alte Federn ihre isolierenden und wasserdichten Eigenschaften. Durch die Mauser können Pinguine ihr Gefieder erneuern. Dadurch wird sichergestellt, dass die neuen Federn optimale Wärmedämm- und Wasserabdichtungseigenschaften aufweisen und ihnen dabei helfen, ihre Körpertemperatur in extrem kalten Umgebungen aufrechtzuerhalten.

Es gibt eine Pinguinart, deren Mauser etwas anders verläuft: der Papuapinguin. Während der Mauser erfolgt die Synthese neuer Federn vor dem Abwerfen alter Federn. Daher bildet sich in der Anfangsphase eine doppelte Schicht Federn, die superflauschig werden, was dem Tragen von zwei Pulloverschichten gleichzeitig entspricht, wodurch dem Pinguin sehr heiß wird.

Ein Eselspinguin hat ein doppeltes Gefieder (links), während ein anderer gerade mit der Mauser begonnen hat (rechts).

(Bildnachweis: Agnès Lewden)

Dies ist durchaus möglich, da sich die Pinguine in der frühen Phase ihrer Mauser, wenn neue Federn wachsen und auf der Hautoberfläche zu erscheinen beginnen und die alten Federn noch nicht vollständig ausgefallen sind, in einem hohen Stoffwechselzustand befinden, um das schnelle Wachstum neuer Federn zu unterstützen. Zu diesem Zeitpunkt kann die doppelte Federschicht die Wärme gut blockieren und der körpereigene Stoffwechsel erzeugt eine große Menge Wärme. Die Kombination aus hohem Stoffwechsel und hoher Wärmeisolierung führt natürlich zur Gefahr einer Überhitzung.

Eselspinguin

(Bildquelle: Wiki)

Um diesen Standpunkt zu überprüfen, kam Agnès Lewden von der Universität Brest in Frankreich im Spätsommer und Frühherbst 2022 ins Aquarium in Brest und fand 31 Pinguine für Forschungszwecke.

Mithilfe von Wärmebildkameras maßen die Wissenschaftler jeden Morgen die Oberflächentemperatur verschiedener Körperteile der Pinguine, darunter am Rumpf, um die Augen herum, am Schnabel, an den Flossen und an den Füßen. Wärmebildkameras erfassen die von Oberflächen abgegebene Infrarotstrahlung und wandeln sie in Temperaturdaten um.

Zunächst einmal ist die Mauserperiode des Eselspinguins in 7 Phasen unterteilt. Das Popcorn-Stadium wird von Wissenschaftlern liebevoll als „M2-Stadium“ bezeichnet, wenn die Tiere im frühen Stadium der Mauser zwei Lagen Federn tragen.

Eselspinguin-Mauser

(Bildquelle: Referenz 1)

Mithilfe von Wärmebildkameras haben Wissenschaftler herausgefunden, wie sich die Oberflächentemperaturen während der Mauserzeit der Eselspinguine verändern. Das Bild unten verwendet eine Farbskala von 10 °C bis 32 °C, wobei die Farben von Blau (niedrigere Temperaturen) bis Gelb (höhere Temperaturen) reichen.

Wärmebildaufnahmen zeigen Veränderungen der Oberflächentemperatur während der Mauser der Eselspinguine

(Bildquelle: Referenz 1)

Es ist deutlich zu erkennen, dass der Pinguin in B die niedrigste Rumpfoberflächentemperatur aller Stadien aufwies. Es befand sich in der ersten Phase des Federwechsels (M3) und auf seiner Körperoberfläche erschienen mehr Farben bei niedrigen Temperaturen (Blau und Lila), wobei die Temperatur von etwa 16 Grad Celsius auf 15 Grad Celsius sank. Dies lässt darauf schließen, dass das Vorhandensein einer doppelten Federschicht die Wärmeisolierung erhöht und das Tragen von zwei Pullovern immer noch sehr warm ist.

Gleichzeitig ist die Körpertemperatur des Pinguins zwar niedrig, der Bereich um die Augen ist jedoch immer noch sehr heiß (sehr hell). Da die Haut um die Augen dünn und reich an Blutgefäßen ist, können Temperaturänderungen in diesem Bereich die Körperkerntemperatur des Pinguins besser widerspiegeln. Mit anderen Worten: Wenn Ihre Körperkerntemperatur steigt, steigt auch die Temperatur im Bereich um Ihre Augen entsprechend an.

Mithilfe von Softwareberechnungen haben die Wissenschaftler herausgefunden, dass die Temperatur des periokularen Bereichs bei M3 von etwa 30 °C auf 32 °C anstieg und während der gesamten mittleren Phase (M3 bis M5) auf einem hohen Niveau blieb. Der Temperaturanstieg um die Augen herum kann darauf zurückzuführen sein, dass Pinguine Wärme über den Bereich um ihre Augen ableiten. Gleiches gilt für die Tatsache, dass ihre Füße, Schnäbel und Flossen in Wärmebildern ebenfalls weißes Licht aussenden.

Im alten Federstadium (M1) ist die Wärmeisolierung der Eselspinguine schlecht und die Wärme entweicht, was zu höheren Oberflächentemperaturen führt. Alte Federn halten also nicht wirklich warm und müssen gemausert werden. Wenn alte Federn ausfallen und neue Federn wachsen, steigt die Temperatur an der Rumpfoberfläche allmählich an und kehrt schließlich auf ihr ursprüngliches Niveau zurück, wenn die neuen Federn vollständig ausgewachsen sind (M7).

Wenn Eselspinguine sich in der frühen Phase der Mauser befinden, ist es ihnen wärmer, wenn sie zwei Lagen Pullover tragen, und ihre Körpertemperatur steigt. Glücklicherweise befindet sich der doppellagige Pullover nur am Rumpf und es gibt relativ wenig Haare um die Augen, den Mund, die Flossen und die Füße, die als Auslässe für die Wärmeableitung dienen. Die erhöhte Temperatur in diesen Bereichen hilft den Pinguinen, überschüssige Wärme durch Strahlung und Konvektion aus ihrem Körper abzuleiten und so eine stabile Körperkerntemperatur aufrechtzuerhalten.

Natürlich haben Eselspinguine auch andere Möglichkeiten, ihre Körpertemperatur zu regulieren. Studien haben gezeigt, dass Pinguine ihre Körpertemperatur regulieren, indem sie während der Mauser den peripheren Blutfluss erhöhen.

Eselspinguin kümmert sich um Küken

(Bildquelle: Wiki)

Angesichts der globalen Erwärmung befürchten Wissenschaftler, dass das doppelte Fell des Eselspinguins das Risiko eines Hitzschlags erhöhen könnte. Da steigende Umgebungstemperaturen bei Pinguinen während der Mauser zu größerem Hitzestress führen können, müssen sie mehr Wärmeableitungsmechanismen nutzen, um ihre Körpertemperatur zu regulieren.

Allerdings verfügen Organismen immer über eine gewisse Anpassungsfähigkeit. Eine Studie über Eselspinguine auf der Antarktischen Halbinsel aus dem Jahr 2019 ergab, dass diese Pinguine im Zuge des Klimawandels ihr Verbreitungsgebiet erweitern und neue Brutkolonien in neuen eisfreien Lebensräumen gründen. Dies deutet darauf hin, dass Eselspinguine sich bis zu einem gewissen Grad an Umweltveränderungen anpassen können.

In einer anderen Studie wurde mithilfe von DNA-Analysen der Einfluss des Klimawandels in der Vergangenheit auf die Populationen der Eselspinguine untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass die Pinguine in der Vergangenheit eine starke Anpassungsfähigkeit bewiesen haben. Die Ergebnisse könnten dazu beitragen, die möglichen Auswirkungen des zukünftigen Klimawandels auf die Pinguinpopulationen vorherzusagen.

Mit der weiteren Verschärfung des Klimawandels wird die Lage der Pinguine jedoch immer unsicherer. Der Schutz ihrer Lebensräume und Nahrungsvorräte bleibt daher eine wichtige Maßnahme.

Quellen:

1.Lewden A, Halna du Fretay T, Stier A. Veränderungen der Körperoberflächentemperatur enthüllen die thermische Herausforderung, die mit der katastrophalen Mauser bei in Gefangenschaft lebenden Eselspinguinen verbunden istJ. Journal of Experimental Biology, 2024, 227(11).

2. Kelton W. McMahon et al., „Divergierende trophische Reaktionen sympatrischer Pinguinarten auf historische anthropogene Ausbeutung und den jüngsten Klimawandel“, PNAS (2019).

3. Peña MF, Poulin E, Dantas GPM, et al. Haben historische Klimaveränderungen die Populationen der Eselspinguine (Pygoscelis papua) in der Antarktis beeinflusst? J. PLoS One, 2014, 9(4): e95375.

4.Tattersall, GJ, Roussel, D., Voituron, Y. und Teulier, L. (2016). Neue Energiesparstrategien für mehrere Stressfaktoren bei Vögeln: die ultradiane Regulierung der Körpertemperatur. Proz. R. Soc. B 283, 20161551