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Nanokompass im Schnabel

Zoologie. - In jedem Herbst ziehen Heerscharen von Vögeln gen Süden, um im Frühling zielsicher wieder ihre Brutplätze im Norden aufzusuchen. Immer wieder erstaunt es, dass sich die Tiere auf ihrem Flug nahezu perfekt orientieren können. Dabei helfen ihnen zum einen der Stand von Sonne und Mond sowie die Drehung des Sternenhimmels. Zum anderen aber richten sich die Vögel auch nach dem Erdmagnetfeld, besitzen also eine Art Magnetsinn. Wie dieser sechste Sinn funktioniert, darüber gibt es nun neue Erkenntnisse.

    Von Frank Grotelüschen

    Was uns völlig rätselhaft war über all die Jahre ist, wie die Tiere das wahrnehmen. In den allerletzten Jahren haben sich Theorien gebildet, die in der Lage wären, solche Phänomen zu beschreiben. Seit langem ist der Zoologe Wolfgang Wiltschko von der Universität Frankfurt am Main dem Rätsel des Vogelkompass auf der Spur. Die eine der erwähnten Theorien ist die des chemischen Kompass. Er ist angeboren und hilft den Vögeln beim Aufspüren der Himmelsrichtung. Dass dieser chemische Kompass offensichtlich etwas mit dem Gesichtssinn der Tiere zu tun hat, vermuten die Forscher schon lange, seit einem höchst aufschlussreichen Experiment mit Brieftauben. So ein Vogel vermag ja - wo immer man ihn aussetzt - den heimischen Taubenschlag zielsicher wiederzufinden.

    Wenn ich ihn in einen dunklen Kasten setze und die Kontrolltauben mit einem Lichtchen drin, dann können die mit dem Lichtchen heim fliegen und die mit dem dunklen Kasten schaffen es nicht. Die fliegen dann in allen Richtungen ab.

    Diese Beobachtung hat Wolfgang Wiltschko nun erhärten können - und zwar durch einen recht simplen Versuch mit Rotkehlchen.

    Jetzt haben wir den nächsten Schritt gemacht, dass wir nachweisen konnten, dass die Rotkehlchen diese Magnetorientierung offensichtlich nur im rechten Auge haben. Wenn wir die Augen abdecken, hat das Abdecken des rechten Auges einen drastischen Effekt, und die Tiere können sich nicht mehr orientieren. Während das Abdecken des linken Auges eigentlich nichts macht.

    Damit scheint klar: Der chemische Kompass sitzt im Vogelauge. Und die Experten haben auch schon eine Idee, wie er funktioniert - und zwar nach der Theorie der so genannten Radikalpaarbildung. Dabei lässt das ins Auge fallende Licht bestimmte Moleküle zu Radikalen zerfallen. Das sind Substanzen, die chemisch derart aktiv sind, dass sie sich sofort wieder verbinden. Genau diese Wiederverbindung könnte durch das Erdmagnetfeld beeinflusst werden - und damit durch die Richtung, in die der Vogel gerade schaut. Der Vogel sieht dabei ein Muster, das je nach Himmelsrichtung variiert.

    Soweit also die Theorie. Für den Beweis fehlt den Forschern noch das entscheidende Molekül im Vogelauge, das für die Radikalpaarbildung verantwortlich ist. Ein Kandidat ist das Cryptochrom, ein Lichtrezeptor in den Nervenzellen des Auges.

    Doch außer diesem chemischen Kompass gibt es noch einen weiteren Mechanismus, mit dessen Hilfe Vögel das Erdmagnetfeld nutzen - und zwar zum Navigieren. Das Prinzip: Die Tiere spüren feinste Unterschiede in der Stärke des Magnetfelds auf.

    Aha, das Feld ist jetzt stärker als bei mir daheim. Ich muss also im Norden sein. Muss ich also jetzt, wenn ich heim will, nach Süden fliegen.

    Wenn man so will eine Art GPS im Vogelkopf - und zwar ein extrem empfindliches Navigationssystem:

    Das Erdmagnetfeld selbst ist ja schon ein sehr schwaches Feld. Das Erdmagnetfeld hat etwa 50.000 Nanotesla. Und wir haben Hinweise, dass 50 Nanotesla von den Vögeln wahrgenommen werden, dass die auf Änderungen von 50 Nanotesla reagieren.

    Wie aber funktioniert dieser Mechanismus? Wie können die Tiere solch winzige Änderungen aufspüren? Um dieser Frage nachzugehen, nahmen die Experten den Taubenschnabel genauer unter die Lupe - und stießen dabei auf winzige, nanometergroße Magneten.

    Vögel haben sehr empfindliche Schnäbel, um die Körner prüfen zu können, die sie aufnehmen. Und in einer etwas tieferen Schicht liegen diese Strukturen, die offensichtlich im Nervengewebe liegen und aus zwei verschiedenen Eisensorten bestehen.

    Die winzigen Nanomagneten sind eingeschlossen in kleine Bällchen, und die hängen an feinen Fäden an Nervenzellen, genauer gesagt an Druckrezeptoren. Ändert sich nun das Magnetfeld, so rollen die Nanomagneten im Bällchen ein Stück zur Seite und bewirken dadurch eine Druckänderung, die über den Faden an die Nervenzelle weitergegeben wird.

    Wie sich dieser Mechanismus im Einzelnen abspielt, das müssen die Experten noch herausfinden. Doch was Wolfgang Wiltschko und seine Kollegen schon wissen ist, dass diese Magnetnavigation nicht angeboren ist, sondern im Laufe eines Vogellebens erlernt wird.

    Experimente zeigen, dass ein starker magnetischer Puls, der solche Magnetite verändern könnte, nur auf Vögel wirkt, die schon zugerfahren sind, während er nicht auf Vögel wirkt, die keine Zugerfahrung haben.