Nahrung und winterlicher Hypometabolismus beim Rothirsch

Rothirsche (Cervus elaphus) sind in ihrem Lebensraum erheblichen saisonalen Schwankungen von Nahrungsverfügbarkeit und Temperaturbedingungen ausgesetzt. Ähnlich wie viele Tiere der gemäßigten Breiten leben Rothirsche während des Winters in hohem Maße von Körperfettreserven, weshalb Anpassungen zur Energieeinsparung von überragender Bedeutung für das Überleben sind. Tatsächlich zeigen viele Huftiere der nördlichen Breiten starke saisonale Veränderungen der Stoffwechselrate, die beim Rothirsch im Winter bis zu 60% niedriger ist als im Frühjahr und Som-mer. Da Verdauung eine erhöhte Stoffwechselrate bedingt ("heat increment of feeding"), trägt vermehrte Nahrungsaufnahme zu der erhöhten Stoffwechselrate im Sommer bei. Geringere Nahrungsaufnahme im Winter ist aber nicht nur eine Folge geringerer Nahrungsverfügbarkeit, sondern ist auch verursacht durch eine endogene Reduktion des Appetits. Ein endogener, circannualer Rhythmus, der über verschiedene hormonelle Wege zahlreiche Winteranpassungen reguliert, wie etwa die vorwinterliche Fettansammlung, den Wechsel in ein dichtes Winterfell und verringerte Aktivität, ist wohl bekannt. Vor kurzem wurde nachgewiesen, dass Rothirsche als Antwort auf Kältebelastung und Energieknappheit im Winter mit täglichen Episoden einer stark reduzierten Stoffwechselaktivität reagieren, die einher geht mit einer deutlich erniedrigten Tempera-tur in äußeren Körperteilen. Dieser Einsatz einer zeitlich begrenzten Reduktion der metabolischen Wärmeproduktion und reversiblen Hypothermie ähnelt der täglichen Kältestarre kleinerer Säugetiere. Er stellt beim Rothirsch und vermutlich auch bei anderen, nicht-winterschlafenden endothermen Tiere der gemäßigten Zone einen bedeutenden Mechanismus zum Energiesparen im Winter dar. In der vorgeschlagenen Studie soll untersucht werden, wie Veränderungen der Umweltbedingun-gen, z.B. der Nahrungsverfügbarkeit und des Proteingehaltes der Nahrung, mit einem endogenen saisonalen Rhythmus interagieren, um tägliche Episoden des Hypometabolismus beim Rothirsch auszulösen. Wir wollen experimentell die Menge und Qualität der Nahrung manipulieren, die Rothirschen in einem großen Forschungsgehege zur Verfügung steht, in dem sie ansonsten unter naturnahen Bedingungen gehalten werden. 16 weibliche Rothirsche sollen an einer automatischen Fütterungs- und Wiegestation monatlich alternierend entweder Nahrung in unbegrenzter, oder reduzierter Menge erhalten. Zudem werden acht der Hirsche eine eiweißreiche Diät erhalten, die andern acht eine eiweißarme, mit einem Wechsel dieser Diät nach dem ersten Jahr des zweijährigen Experiments. Außer der Pelletaufnahme wird mit Hilfe der n Alkan Methode auch die Aufnahme natürlicher Vegetation bestimmt. Dadurch können wir die gesamte Menge und Qualität der aufgenommenen Nahrung quantifizieren. Die Stoffwechselaktivität der Hirsche wird über Sender ermittelt, die im Netzmagen der Tiere die Herzschläge mechanisch detektieren und gleichzeitig die Körperkerntemperatur messen. Eine in einem Halsband angebrachte Elektronik empfängt und speichert diese Daten, misst zusätzlich die Aktivität, und sendet diese Daten weiter an eine computer-kontrollierte Empfangs- und Aufzeichungsstation im nahegelegenen Institutsgebäude. Mit "mixed effects" Modellen, die durch Hinzunahme eines "random"-Faktors "Individuum" die wiederholten Messungen an ein und demselben Tier berücksichtigen, werden die Effekte der Nahrungsrestriktion, des Proteingehaltes der Nahrung, der täglichen klimatischen Bedingungen, der Körpermasse und der Jahreszeit auf die Herzschlagrate (ein Schätzmaß für die Stoffwechselrate und den Energieverbrauch) und die Köpertemperatur der Hirsche analysiert. In entsprechender Weise werden auch die Häufigkeit und das Ausmaß der täglichen Episoden von Hypometabolismus und Hypothermie analysiert.

Forschungsinstitut für Wildtierkunde und Ökologie