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Trockenheit verändert Schädlingsbefall

Tue, 28 Jul 2026 12:02:32 +0200

Für ihre Untersuchungen setzten die Forschenden der Universität Göttingen Zuckerrüben entweder mäßiger oder starker Trockenheit aus. Sie kombinierten diese Behandlungen mit einem Befall durch die Rübenfliege (Pegomya cunicularia), deren Larven in den Blättern heranwachsen. Anschließend analysierten sie verschiedene Vitalparameter der Pflanze, die Entwicklung der Insekten sowie deren Eiablageverhalten. Die Ergebnisse hingen stark vom Schweregrad des Stresses ab: Allgemein verringerte Trockenheit das Wachstum der Zuckerrüben, ihre Blattfläche und Photosyntheseleistung. Unter mäßiger Trockenheit stieg jedoch die Konzentration bestimmter Nährstoffe in den Blättern an. In der Folge wuchsen die Larven besonders gut und verursachten stärkere Fraßschäden. Bei starker Trockenheit nahmen Wassergehalt und physiologische Leistungsfähigkeit der Pflanzen dagegen deutlich ab, was die Entwicklung der Larven erheblich einschränkte.

Auch die chemische Kommunikation der Pflanzen war betroffen: „Wir beobachteten, dass sich unter Wassermangel die Zusammensetzung und Menge der freigesetzten flüchtigen Duftstoffe veränderte, welche die Rübenfliege zur Orientierung nutzt, um geeignete Nahrungspflanzen für ihre Larven zu finden“, so Dr. Shahinoor Rahman vom Department für Nutzpflanzenwissenschaften der Universität Göttingen, der die Studie im Rahmen seiner Doktorarbeit durchführte. „Zudem legten die Weibchen weniger Eier in besonders stark gestresste Pflanzen“, so Rahman. Die Ergebnisse liefern neue Einblicke, wie sich klimabedingte Veränderungen auf Beziehungen zwischen Kulturpflanzen und Schädlingen auswirken können, und bieten wichtige Ansatzpunkte für die Entwicklung widerstandsfähigerer Anbausysteme.

Universität Göttingen

Originalpublikation:

Rahman et al. (2026). Metabolic trade-offs in sugar beet under drought and beet leaf miner infestation: implications for herbivore success. Journal of Experimental Botany. DOI: https://doi.org/10.1093/jxb/erag196

Ähnlichkeit zwischen Zellen von Mensch und Rind könnte Wirkstoffforschung voranbringen

Tue, 28 Jul 2026 10:51:56 +0200

Prof. Dr. Frank Edlich von der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig forscht zur mitochondrialen (also aus dem Inneren der Zelle angestoßenen) Apoptose und nimmt dabei eine zwischen verschiedenen Tierarten und dem Menschen vergleichende Perspektive ein. Durch eine Zusammenarbeit mit der Universitätsmedizin Leipzig konnten er und sein Forschungsteam menschliche Blutproben mit Zellen und Geweben von Rind, Maus, Schaf und Schwein vergleichen. Die Forschenden fokussierten sich in ihrer Studie auf die Proteine BAX und BAK, die den programmierten Zelltod initiieren. Sie untersuchten mit biochemischen Proteinanalysen, wo sich BAX und BAK in den Zellen der untersuchten Arten befinden und wie sie sich an der Mitochondrienmembran organisieren. In einem Versuch mit Rinderleberzellen wendeten die Wissenschaftler:innen zudem verschiedene Wirkstoffe an und verfolgten den Ablauf des programmierten Zelltods anhand mehrerer unabhängiger Messgrößen sowie mit hochauflösender Mikroskopie.

Sie stellten fest, dass Rinderzellen mit Blick auf die zentralen Zelltodproteine BAX und BAK menschlichen Zellen stärker ähneln als die häufig verwendeten Mauszellen. Zum einen ist das Rinderprotein BAX dem menschlichen Protein ähnlicher als das der Maus, zum anderen sind BAX und BAK an der Mitochondrienmembran von Rind und Mensch ähnlich verteilt und organisiert.

Rinderzellen könnten deshalb als ergänzendes Testsystem helfen, Wirkungen und Nebenwirkungen von potentiellen Wirkstoffen zuverlässiger auf den Menschen zu übertragen. „Wir haben einen konkreten mechanistischen Maßstab identifiziert, der bei der Auswahl geeigneter präklinischer Modelle berücksichtigt werden kann“, erklärt Professor Edlich. „Dadurch könnten Fehlbewertungen bereits in frühen Phasen der Wirkstoffentwicklung vermieden werden.“ Er unterstreicht, dass die nachgewiesene Ähnlichkeit zwischen Rind und Mensch sich ausschließlich auf die Regulation von BAX und BAK bei der mitochondrialen Apoptose beziehen.

Im nächsten Schritt wollen die Forschenden prüfen, wie stabil diese Übereinstimmung zwischen Rind und Mensch in weiteren Zelltypen und bei weiteren Wirkstoffen ist. Daraus könnten standardisierte Rinderzellmodelle entstehen, die präklinische Tierversuche gezielter ergänzen und in geeigneten Bereichen teilweise ersetzen. Entscheidend sei, ihren Anwendungsbereich und ihre Grenzen genau zu bestimmen, so Edlich.

Universität Leipzig

Originalpublikation:

Werry, F., Schöniger, A., Honak, A. et al. A bovine in vitro platform improves species comparability of mitochondrial apoptosis drug-response readouts. Arch Toxicol (2026). doi.org/10.1007/s00204-026-04506-9

Blut soll fließen: Wie Schub- und Zugkräfte unsere Blutgefäße bilden

Tue, 28 Jul 2026 10:46:00 +0200

Damit Blut den Körper versorgen kann, müssen sich Milliarden von Zellen zu einem weit verzweigten Gefäßnerv organisieren. Entscheidend für die Bildung neuer Blutgefäße ist dabei die Entstehung durchgehender Hohlräume (Lumina), durch die später das Blut fließen kann. Wie die Blutgefäßzellen dabei ihre Form verändern und sich präzise anordnen, war bisher nur teilweise verstanden.

Ein Forschungsteam um Prof. Dr. Markus Affolter und Dr. Heinz-Georg Belting am Biozentrum hat diesen Prozess nun mithilfe hochauflösender Mikroskopie im lebenden Zebrafisch untersucht und die Ergebnisse im Fachjournal elife veröffentlicht. Die Forschenden konnten erstmals den zellulären und molekularen Mechanismus aufklären, mit dem sich benachbarte Lumina verbinden und zu einem durchgängigen Blutgefäß verbinden.

Zellkontakte als Motor der Gefäßbildung

Während der Gefäßbildung bleiben die Zellen der Blutgefäße ständig über Zell-Zell-Kontakte miteinander verbunden. Diese Verbindungen müssen einerseits stabil genug sein, um die Gefäßwand zusammenzuhalten, andererseits aber genügend Beweglichkeit erlauben, damit sich die Zellen neu anordnen können.

Bereits frühere Arbeiten des Teams hatten gezeigt, dass für den Zell-Zell-Kontakt spezielle Membranausstülpungen, sogenannte Junction-Based Lamellipodia (JBL), an der Spitze der Zellen verantwortlich sind. Sie arbeiten wie kleine Motoren, mit deren Hilfe die Zellen sich übereinander schieben können. Nun konnten die Forschenden zudem erstmals zeigen, welche mechanischen Kräfte wirken, damit die Zellen sich hierfür zunächst ausdehnen und zueinander finden.

Schieben, verankern, ziehen

Zunächst bilden sich an der Spitze der Zellen der JBL-Zellfortsatz, der die Zelle mit einer Schubkraft nach vorne hin verlängert. Ganz vorne an der Spitze wirkt dieser wie ein molekularer Anker, der sich an die Nachbarzelle einhakt, die Zellen also miteinander verbindet und dem entstehenden Blutgefäß so Stabilität verleiht.

Anschließend wirken Zugkräfte, die die hintere Zelle nach vorne ziehen und sie so schrittweise verlängern. «Durch diesen wiederholten Wechsel aus Schub- und Zugkräften bewegen sich die Zellen ähnlich wie eine Spanner-Raupe vorwärts und verlängern so das Blutgefäß insgesamt», erklärt Erstautor Dr. Ludovico Maggi. So entstehen aus zunächst getrennten Gefäßabschnitten kontinuierliche Blutgefäße mit einem durchgängigen Lumen.

«Wir konnten nachweisen, dass das das Molekül VE-Cadherin dabei gleich zwei Funktionen übernimmt: Es wirkt nicht nur als "Zement" zwischen den Zellen und sorgt für die Stabilität der Gefäßwand, sondern übernimmt gleichzeitig eine aktive Rolle bei der Zellbewegung», sagt Letztautor Heinz-Georg Belting. «Überraschend war auch, wie plastisch und flexibel die Zellen in diesem Prozess sind. Sie sind stabil und flexibel zugleich.»

Bedeutung weit über Blutgefäße hinaus

Die Arbeit zeigt erstmals im Detail, wie Zellen der Blutgefäße ihre Zellkontakte koordinieren und dass die dabei wirkenden Zug- und Schubkräfte unverzichtbar sind, damit sich durchgängige Blutgefäße bilden. Da sich nahezu alle Organe immer im Zusammenspiel mit dem Blutgefäßsystem entwickeln, trägt ein besseres Verständnis der Gefäßbildung auch dazu bei, die Organentwicklung besser zu verstehen.

«Blutgefäße sind weit mehr als reine Versorgungsleitungen. Sie begleiten die Entwicklung nahezu aller Organe. Wer versteht, wie Blutgefäße entstehen, versteht damit auch einen grundlegenden Teil der Organbildung», sagt Belting. Langfristig könnten die Erkenntnisse der Studie dazu beitragen, Organoide und künstlich gezüchtete Gewebe, die in der Forschung und Medizin ihre Anwendung finden, mit funktionierenden Blutgefäßen auszustatten – eine zentrale Voraussetzung für ihre naturgetreue Entwicklung.

Universität Basel

Originalpuplikation:

Ludovico Maggi, Jianmin Yin, Cora Wiesner, Ilkka Paatero, Julian Malchow, Christian Helker, Markus Affolter & Heinz-Georg Belting: Junctional and Actomyosin Dynamics Drive Endothelial Cell Rearrangements during Vascular Tube Formation. Elife, doi: https://doi.org/10.7554/eLife.109264.2

Soziale Vererbung von Privilegien könnte erklären, warum bei einigen Tierarten Weibchen kompetitiver sind als Männchen

Mon, 27 Jul 2026 12:04:17 +0200

Die Studie wurde vom Ngorongoro-Hyänenprojekt des Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) und des Institut des Sciences de l‘Évolution de Montpellier (ISEM) durchgeführt und ist in der Fachzeitschrift „Science Advances“ erschienen. Sie könnte erklären, warum Weibchen bei manchen Tierarten das kompetitivere Geschlecht sind.

In der Tierwelt bekommen nicht alle Individuen gleich viel Nachwuchs. Diese Ungleichheit ist bei Säugetieren bei Männchen oft größer als bei Weibchen. Unter sich sexuell fortpflanzenden Arten produzieren Männchen zahlreiche, kleine und bewegliche Gameten (Spermien), während Weibchen eine geringe Zahl großer und nährstoffreicher Gameten (Eizellen) bilden. Bei Säugetieren tragen zudem die Weibchen die physiologischen Kosten der Trächtigkeit und Säugezeit. Da Weibchen bei jedem Fortpflanzungsvorgang weitaus mehr investieren als Männchen, sind sie bei der Partnerwahl wählerischer. Männchen profitieren stärker davon, sich mit möglichst vielen Weibchen zu paaren, und konkurrieren daher intensiv um den Zugang zu Partnerinnen. Dies führt zu Konflikten zwischen den Geschlechtern und lässt Geschlechterrollen entstehen: Männchen wollen möglichst viele Weibchen so oft wie möglich befruchten und kämpfen untereinander um den Zugang zu den Weibchen, während Weibchen wählerisch sind und viel in die Aufzucht ihrer Nachkommen investieren. Dieser als „Darwin-Bateman-Prinzip“ bezeichnete Mechanismus wurde für sehr viele Säugetierarten bestätigt.

Generationen-Effekt: Weibliche Hyänen zeigen deutlich höhere Ungleichheit im Fortpflanzungserfolg als männliche Hyänen

Forschende des Ngorongoro-Hyänenprojekts des Leibniz-IZW und des ISEM analysierten die Stammbäume der acht Tüpfelhyänen-Clans im Ngorongoro-Krater – insgesamt über 2.700 individuell bekannte Hyänen aus acht Generationen und 29 Jahren – und prüften, ob sich dieses Muster der größeren Ungleichheit im Fortpflanzungserfolg bei den Männchen bestätigen lässt. Sie berechneten den sogenannten „reproductive skew“ für Männchen und Weibchen separat und bezogen zunächst die direkten Nachkommen ein. Dabei zeigte sich, dass die Varianz bei Männchen wie bei den meisten Säugetieren größer war als bei Weibchen. „Dies bestätigt zunächst das Darwin-Bateman-Prinzip, dass eine größere Ungleichheit im Fortpflanzungserfolg auf der männlichen als auf der weiblichen Seite vorhersagt und erklärt“, sagt die Erstautorin der Studie, Marta Mosna vom Leibniz-IZW.

„Dank unserer langjährigen Stammbaumdaten von Hyänen im Krater konnten wir Familienlinien über Generationen hinweg nachverfolgen. Erst als wir unseren Blick über die Nachkommen hinaus auf die Enkel- und Urenkelgenerationen richteten, ergab sich das vollständige Bild“, sagt Dr. Eve Davidian, Co-Leiterin des Ngorongoro-Hyänenprojekts und Wissenschaftlerin am ISEM. „Je mehr Generationen einbezogen wurden, desto größer wurde die Ungleichheit auf weiblicher Seite. Privilegierte Abstammungslinien blieben nicht nur erfolgreich – sie wurden sogar immer zahlreicher.“ Hochrangige Weibchen bringen mehr direkte Nachkommen zur Welt als niederrangige Weibchen. Diese Kluft vergrößert sich dramatisch, wenn man die Nachkommen über mehrere Generationen hinweg berücksichtigt. In einer Generation stammen circa 10 Prozent der Nachkommen in einem Clan direkt von Alphaweibchen ab, in der nachfolgenden Generation jedoch schon 20 Prozent von einer Alpha-Großmutter. Nach sechs Generationen lassen sich quasi alle Individuen auf eine Alpha-Linie zurückverfolgen und die Ungleichheit im langfristigen Reproduktionserfolg unter den Weibchen ist extrem hoch.

In der väterlichen Linie ist dieses Muster weitaus weniger ausgeprägt: Folglich verschiebt sich die Ungleichheit beim Fortpflanzungserfolg über die Generationen hinweg rasch auf die Seite der Weibchen. Tüpfelhyänen scheinen daher nur dann dem typischen Muster der Säugetiere zu folgen, wenn ausschließlich die direkten Nachkommen berücksichtigt werden; sobald Enkel und Urenkel einbezogen werden, weisen die Weibchen eine größere Ungleichheit auf als die Männchen.

Bei Tüpfelhyänen beeinflusst der soziale Status den Fortpflanzungserfolg

Die Forschenden des Ngorongoro-Hyänenprojekts führen diese Umkehr auf das Sozialverhalten der Tüpfelhyänen, genauer gesagt auf die sozial vererbten Privilegien in der Linie der Alpha-Weibchen. „Bei Tüpfelhyänen sind die Clans in einer strengen Dominanzhierarchie organisiert, an deren Spitze ein Alpha-Weibchen steht. Die Nachkommen erben ihren sozialen Rang von ihrer Mutter“, sagt Philemon Naman, Feldassistent des Ngorongoro-Hyänenprojekts in Tansania. „Ein hoher Rang verschafft beiden Geschlechtern Vorteile in der frühen Lebensphase, wie beispielsweise vorrangigen Zugang zu Nahrung, schnelleres Wachstum und eine höhere Überlebensrate.“ Da Weibchen meist ihren mütterlichen Rang beibehalten, profitieren hochrangige Weibchen langfristig von diesen Vorteilen: Sie beginnen früher mit der Fortpflanzung, haben kürzere Geburtenabstände und insgesamt eine höhere Lebenserwartung im Vergleich zu Weibchen mit niedrigerem Rang.

An dieser Stelle beginnen die wesentlichen Unterschiede zwischen beiden Geschlechtern. „Männchen verlassen fast immer den Clan, um sich einem anderen anzuschließen, sobald sie fortpflanzungsfähig sind, und verlieren dabei ihren mütterlichen Rang“, sagt Dr. Oliver Höner, Co-Direktor des Ngorongoro-Hyänen-Projekts und Wissenschaftler am Leibniz-IZW. „Infolgedessen können männliche Tüpfelhyänen – im Gegensatz zu hochrangigen Weibchen – einen privilegierten familiären Hintergrund nicht in dauerhaften Fortpflanzungserfolg und Abstammungslinien umsetzen, die über Generationen hinweg Nachkommen hervorbringen.“

Diese Umkehrung wird jedoch nur deutlich, wenn bei der Datenanalyse ein geeigneter, langfristiger Zeitrahmen zugrunde gelegt wird. „Wenn man nur die direkten Nachkommen misst, könnte man zu dem Schluss kommen, dass unter den Weibchen kaum Ungleichheit und daher kaum Konkurrenz herrscht“, erklärt Mosna. „Misst man jedoch über Generationen hinweg, sieht man das Gegenteil: Bei den Weibchen zeigt sich eine größere Ungleichheit in der Fortpflanzung und das könnte erklären, weshalb sie das kompetitivere Geschlecht bei den Hyänen sind!“

Große Konkurrenz und Ungleichheit bei der Reproduktion auf der Seite der Weibchen wurden auch bei anderen Arten beobachtet – beispielsweise bei Seepferdchen, bei denen die Männchen die Elternpflege übernehmen, oder bei Erdmännchen, bei denen die Fortpflanzung von einem dominanten Weibchen monopolisiert wird. „Diese Studie identifiziert einen dritten Weg zum gleichen Ergebnis: die Vererbung sozialer Privilegien über die weibliche Linie“, fasst Ko-Autor Dr. Alexandre Courtiol vom Leibniz-IZW zusammen. Diese Form der mütterlichen Vererbung von Privilegien kommt auch bei anderen Arten vor. Ob sie zu ähnlichen Umkehrungen der Fortpflanzungsungleichheit führt, ist eine Frage für zukünftige Forschungen.

Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung

Originalpublikation:

Mosna M, Courtiol A, Naman P, Höner OP, Davidian E (2026): The legacy of privilege: Social inheritance reverses sex differences in reproductive inequality in the spotted hyena. Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.aee7880

Pflanzenvielfalt nützt dem Naturschutz und der Landwirtschaft

Mon, 27 Jul 2026 11:26:34 +0200

Im Zentrum der Untersuchung stand die Frage, wie Pflanzenvielfalt die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen, pflanzenfressenden Insekten sowie deren natürlichen Feinden beeinflusst. Während frühere Studien einzelne Ökosysteme oder Regionen betrachteten, verbindet die neue Analyse erstmals Daten aus Agrarlandschaften, Grünland und Wäldern weltweit und zeigt, dass sich die zugrunde liegenden ökologischen Mechanismen grundlegend unterscheiden.

„Wir konnten erstmals weltweit zeigen, dass Pflanzenvielfalt nicht überall nach denselben Regeln wirkt“, sagt Prof. Dr. Christoph Scherber, Leiter des Zentrums für Biodiversitätsmonitoringam LIB und Seniorautor der Studie. „In landwirtschaftlichen Systemen stärkt sie vor allem die natürlichen Gegenspieler von Schädlingen. In artenreichen Wiesen und Wäldern führt sie dagegen zunächst zu mehr Pflanzenfressern und erst in der Folge auch zu mehr Räubern. Dieses Wissen hilft uns zu verstehen, wie Biodiversität Ökosysteme stabilisiert – und wie wir sie gezielt für nachhaltige Landwirtschaft nutzen können.“

*Artenreiche Felder fördern die natürliche Schädlingskontrolle*

Besonders deutlich zeigen sich die Vorteile einer höheren Pflanzenvielfalt in Agrarlandschaften. Dort profitieren räuberische Insekten und Parasitoide stärker von einer größeren Pflanzenvielfalt als pflanzenfressende Schadinsekten. Dadurch verschiebt sich das Gleichgewicht zugunsten der natürlichen Feinde – ein Muster, das als Top-down-Kontrolle bezeichnet wird. Die Analyse zeigt: Je vielfältiger die Pflanzen, desto mehr Nützlinge. Im Ökolandbau steigt ihr Verhältnis zu Pflanzenfressern um fast das Zehnfache, im konventionellen Ackerbau um etwa das Anderthalbfache. Gleichzeitig gingen die Leistungen pflanzenfressender Insekten deutlich zurück. Die Ergebnisse sprechen dafür, dass vielfältigere Anbausysteme natürliche Schädlingsregulation fördern und so einen wichtigen Beitrag zu einer nachhaltigeren Landwirtschaft leisten können.

„Unsere Ergebnisse zeigen eindrucksvoll, dass Biodiversität nicht nur dem Naturschutz dient, sondern auch konkrete Vorteile für die landwirtschaftliche Produktion bieten kann“, sagt Scherber. „Mischkulturen und vielfältige Agrarsysteme schaffen bessere Lebensbedingungen für Nützlinge und können dazu beitragen, Schädlingsbefall auf natürliche Weise zu begrenzen. Damit erzielen artenreiche Äcker mehr Ertrag als Monokulturen.“

*Wiesen und Wälder folgen anderen Regeln*

In Grünland- und Waldökosystemen beobachteten die Forschenden dagegen ein anderes Muster. Dort führte eine größere Pflanzenvielfalt zunächst zu höherer Pflanzenproduktion und einem größeren Nahrungsangebot für Pflanzenfresser. Erst diese steigenden Bestände ermöglichten anschließend auch höhere Populationen ihrer natürlichen Feinde. Biologinnen und Biologen sprechen hierbei von Bottom-up-Prozessen. Die Studie zeigt damit erstmals weltweit, dass die Richtung trophischer Wechselwirkungen – also von Nahrungsbeziehungen – maßgeblich vom jeweiligen Ökosystem abhängt. Während in Agrarlandschaften vor allem natürliche Schädlingskontrolle im Vordergrund steht, fördert Pflanzenvielfalt in Wiesen und Wäldern die gesamte Vielfalt der Nahrungskette und trägt so dazu bei, diese Ökosysteme zu stabilisieren.

*Bestätigung einer wegweisenden LIB-Studie*

Für das LIB besitzt die Veröffentlichung eine besondere wissenschaftliche Bedeutung. Sie knüpft unmittelbar an eine 2010 in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlichte Arbeit von Christoph Scherber und Kolleginnen und Kollegen an. Damals konnte erstmals experimentell gezeigt werden, dass Pflanzenvielfalt Auswirkungen auf ganze Nahrungsketten hat. Die neue globale Datensynthese bestätigt diese Zusammenhänge nun anhand von Feldstudien aus unterschiedlichsten Regionen der Erde und erweitert sie um einen entscheidenden Befund: Je nach Ökosystem dominieren unterschiedliche ökologische Mechanismen.

Die Untersuchung entstand in Zusammenarbeit von mehr als 140 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus fast 40 verschiedenen Ländern. Für die Datensammlung wurden zwischen 2020 und 2025 rund 3.800 Forschende kontaktiert. Schließlich konnten Daten aus 149 geeigneten Feldstudien zusammengeführt werden. In die Analyse flossen auch Daten aus dem europäischen Forschungsprojekt DIVERSify ein, an dem das LIB – unter anderem mit den damaligen Mitarbeiterinnen Silvia Pappagallo und Jana Brandmeier – maßgeblich beteiligt war.

*Biodiversität als Schlüssel für nachhaltige Landnutzung*

Die Ergebnisse unterstreichen, dass Biodiversität weit mehr ist als allein ein Ziel des Naturschutzes. Sie beeinflusst zentrale Ökosystemleistungen wie natürliche Schädlingskontrolle, Produktivität und Stabilität biologischer Gemeinschaften. Insbesondere in Zeiten zunehmender Klimaextreme und steigender Anforderungen an eine nachhaltige Lebensmittelproduktion liefern die neuen Erkenntnisse wichtige wissenschaftliche Grundlagen für die Gestaltung widerstandsfähiger Agrarsysteme. Aus der Forschung lässt sich die Empfehlung ableiten, Mischkulturen statt Monokulturen anzubauen.

Leibniz-Institut zur Analyse des Biodiversitätswandels

Originalpublikation:

Nian-Feng Wan et al.: Plant diversity modifies multi-trophic interactions in croplands, grasslands and forests.Sci. Adv.12,eaeb8680(2026).DOI:10.1126/sciadv.aeb8680

Neue Strategien zum Erhalt einheimischer Kakaosorten

Mon, 27 Jul 2026 11:07:56 +0200

Die Forschenden veredelten verschiedene „Genotypen“, also Züchtungsvarianten der Kakaosorte „Blanco de Piura“, auf mehr als 2.000 Bäume in 12 Plantagen in Peru. „Blanco de Piura“ ist im Nordwesten Perus heimisch und wird wegen ihres feinen Aromas der aus ihren Bohnen hergestellten Schokolade sehr geschätzt, galt jedoch als wenig ertragreich. Als das Team jedoch ausgewachsene Kakaobäume mit besonders ertragreichen Genotypen dieser Sorte veredelte, stiegen die Erträge auf ein ähnliches Niveau wie bei der weit verbreiteten, kommerziellen Sorte CCN-51. „Das sind großartige Neuigkeiten für Kakaoproduzenten in Südamerika, die oft erwägen, ihre einheimischen Sorten durch Massenanbau zu ersetzen“, erklärt Mitautor Dr. Evert Thomas, leitender Wissenschaftler der „Bioversity International“ in Peru. „Durch die Veredelung können sie ihre heimischen Bäume erhalten und gleichzeitig höhere Erträge erzielen, ohne auf den Mehrwert des besonders aromatischen Kakaos verzichten zu müssen.“

Die Ergebnisse zeigen außerdem, dass genetisch vielfältige Kakaoplantagen besonders für jene Kleinbauern geeignet sind, die ihre Felder nur selten pflegen können. Im Gegensatz dazu profitieren Kleinbauern, die ihre Pflanzen regelmäßig beschneiden und von befallenen Schoten entfernen, vom Anbau genetisch ähnlicher Kakaopflanzen mit nur einem Genotyp. Überrascht stellte das Team zudem fest, dass die ausgewählten Kakaovarianten sich selbst bestäuben – was erklärt, warum auch Plantagen mit nur einer Variante produktiv sind.

„Dieses detaillierte Verständnis über den Anbau von einheimischem Kakao hilft den Produzenten von Edelkakao, ihre Plantagen so zu gestalten, dass sie hohe Erträge erzielen und gleichzeitig die genetische Vielfalt erhalten können“, so Agrarökologin Dr. Carolina Ocampo-Ariza, die die Studie an der Universität Göttingen leitete. Mitautor Prof. Dr. Teja Tscharntke von der Abteilung Agrarökologie und funktionelle Agrobiodiversität an der Universität Göttingen fügt hinzu: „Seit Jahrhunderten haben einheimische Kakaosorten in Peru, einem bedeutenden Kakaoproduzenten, eine große kulturelle Bedeutung. Das macht die Ermittlung der besten nationalen Sorten, die Bewirtschaftungsstrategien und Plantagenkonzepte so wertvoll.“

Universität Göttingen

Originalpublikation:

Ocampo-Ariza, C. et al.: Selected native genotypes, plantation design and management intensity boost fine flavor cacao productivity. Agronomy for Sustainable Development (2026). DOI: https://doi.org/10.1007/s13593-026-01127-5

DECHEMA-Innovationspreis erstmals verliehen: Auszeichnung für KyooBe Tech GmbH

Mon, 27 Jul 2026 11:04:20 +0200

In der Impfstoffproduktion werden Pathogene heute häufig chemisch inaktiviert, etwa mit Formalin oder Beta‑Propiolacton. Diese Verfahren benötigen teils viele Stunden bis Tage und können relevante Oberflächenantigene verändern. KyooBe Tech setzt stattdessen auf niederenergetische Elektronenstrahlung (Low‑Energy Electron Irradiation, LEEI): Dabei wird die Nukleinsäure der Erreger fragmentiert, während die Integrität der Oberflächenproteine weitgehend erhalten bleibt – ein wichtiger Faktor für die Wirksamkeit von Impfstoffen. Die Inaktivierung erfolgt kontinuierlich mit einer Einwirkzeit von unter einer Sekunde.

Auf dieser Grundlage hat KyooBe Tech eine marktfähige Plattform entwickelt: die eFIT-Technologie (electron Fast Inactivation Technology). Sie inaktiviert Viren (behüllte und unbehüllte, DNA‑ und RNA‑Viren), Bakterien und Parasiten in flüssigen Medien. Damit eignet sich eFIT sowohl für Forschung und frühe Prozessentwicklung als auch perspektivisch für höhere Durchsätze in regulierten Produktionsumgebungen.

Die innovative Technologie hat die Jury überzeugt: „Sie verbindet wissenschaftliche und technische Innovation mit einem deutlichen Zeitgewinn gegenüber bisher genutzten Verfahren – und zeigt eine überzeugende interdisziplinäre Teamleistung.“ Insgesamt sieht die Jury in der Technologie eine disruptive Innovation mit großem Potenzial.

Im Rahmen des DECHEMA FORUMs gibt Lena Schober, Director Business Development & Applications bei KyooBe, am 16. September von 13:40 bis 14:20 Uhr in ihrem Vortrag „Niederenergetische Elektronenstrahlung – ein schneller und chemikalienfreier Ansatz zur Pathogeninaktivierung“ Einblicke in die ausgezeichnete Technologie.

DECHEMA

Invasive Arten treffen den Globalen Süden deutlich härter als bisher angenommen

Mon, 27 Jul 2026 09:03:07 +0200

Die neue Studie unter Beteiligung von Prof. Dr. Hanno Seebens, Professor für Modellierung biologischer Systeme an der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) und bei der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung, zeigt: In Ländern des Globalen Südens richten invasive Arten signifikant höhere Schäden an als im Globalen Norden. Dies liegt an einer Kombination aus rasantem Wirtschaftswachstum und unzureichender staatlicher Governance. Die Studie, an der auch Forschende aus der Schweiz und Tschechien beteiligt sind, ist in der Fachzeitschrift „Science“ erschienen.

Schadensmessung statt Artenzählung

Das internationale Forschungsteam um Prof. tit. Dr. Sven Bacher (Universität Freiburg, Schweiz), Prof. Dr. Petr Pyšek (Tschechische Akademie der Wissenschaften) und Prof. Seebens nutzte einen neuen methodischen Ansatz: Anstatt lediglich die Präsenz der invasiven Art zu zählen, entwickelten die Wissenschaftler eine neue Metrik, die „durchschnittliche Schadensschwere“. Diese Kennzahl setzt die Anzahl der schwerwiegenden Auswirkungen – etwa die lokale Ausrottung heimischer Populationen– ins Verhältnis zu allen gemeldeten lokalen ökologischen Auswirkungen. Damit ist die Kennzahl unabhängig vom „Research Bias“. Die Grundlage der Arbeit bildet die neue Datenbank „Global Impacts Dataset of Invasive Alien Species (GIDIAS)“, welche über 22.000 dokumentierte Auswirkungen invasiver Arten in 172 Ländern umfasst.

Das Ergebnis ist eine wissenschaftliche Korrektur der bisherigen Annahmen zu den Folgen invasiver Arten: Während im Globalen Norden die absolute Anzahl der gemeldeten Arten und Berichte hoch ist, fällt die relative Schwere der Schäden im Globalen Süden deutlich ausgeprägter aus. „Das zeigt sich sogar bei einzelnen Arten“, erläutert Prof. Seebens. „Invasive Arten, die sowohl im Globalen Süden als auch im Globalen Norden Schäden anrichten, verursachen 50 Prozent schwerere Folgen in Ländern des Globalen Südens im Vergleich zu Ländern des Globalen Nordens. Besonders in Schwellenländern Südamerikas, Afrikas und Asiens führen Invasionen häufiger zu katastrophalen ökologischen Folgen.“

Schwellenländer besonders betroffen

Die Studie liefert auch eine Erklärung für dieses Phänomen, das vor allem Schwellenländer betrifft: Diese Länder verzeichnen ein hohes Wirtschaftswachstum und einen intensiven globalen Handel, was den Eintrag neuer invasiver Arten massiv beschleunigt. Gleichzeitig verfügen sie oft über weniger entwickelte staatliche Strukturen, höhere Korruptionsraten und geringere Kapazitäten im Management biologischer Invasionen.

„Während Länder des Globalen Nordens zwar viele invasive Arten haben, verhindert das intensive Management der Ökosysteme, dass es zu massiven Auswirkungen kommt“, so Prof. Bacher, Erstautor der Studie. „Im Gegensatz wirkt das steigende wirtschaftliche Potenzial der Schwellenländer wie ein Beschleuniger für die Einführung invasiver Arten, während die institutionelle Fähigkeit, darauf zu reagieren, hinterherhinkt.“ Die Studie zeigt mittels komplexer statistischer Modelle, dass eine gute Regierungsführung und ein proaktives Management die Schwere biologischer Invasionen effektiv reduzieren können. In Ländern des Globalen Südens fehlen diese Mechanismen oft, was dazu führt, dass invasive Arten ungehindert verheerende ökologische Schäden anrichten können.

Konsequenzen für die internationale Umweltpolitik

Die Ergebnisse der Studie haben weitreichende Konsequenzen für die internationale Umweltpolitik. „Prävention ist der effizienteste Weg, die Folgen von invasiven Arten zu verhindern, aber dafür benötigt es effektive Managementstrukturen in jedem Land und intensive internationale Kooperation“, betont Prof. Bacher. „Wenn wir die globale Biodiversitätskrise bewältigen wollen, müssen wir die Managementlücke zwischen Nord und Süd schließen und dürfen die am stärksten von invasiven Arten betroffenen Regionen nicht weiter marginalisieren.“ Die Forschenden weisen darauf hin, dass es nicht ausreiche, die Ausbreitung von Arten global zu überwachen. „Wir müssen verhindern, dass die ökologischen Schäden in den Regionen des Globalen Südens, die oft die höchste Biodiversität beherbergen, irreversibel werden“, sagt Prof. Seebens.

Universität Gießen

Originalpublikation:

Sven Bacher et al.: Invasive species’ environmental impacts are more severe in the Global South. Science393, 376-380 (2026), https://doi.org/10.1126/science.aed0603

Weißbüschelaffen folgen ähnlichen Gesprächsregeln wie Menschen

Fri, 24 Jul 2026 12:21:28 +0200

„Unsere Analysen zeigen, dass Weißbüschelaffen ihre Lautäußerungen nicht zufällig austauschen, sondern nach klaren Regeln kommunizieren“, sagt Erstautorin Dr. Filipa Abreu von der Universität Osnabrück und der Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife, Brasilien. Die Studie entstand unter der Leitung von Prof. Dr. Simone Pika vom Institut für Kognitionswissenschaft der Universität Osnabrück und in Zusammenarbeit mit Nicola Schiel von der Universidade Federal Rural de Pernambuco und Antonio Souto von der Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Brasilien.

Für die Studie untersuchte das Team vier benachbarte Gruppen und sammelte 1.245 Lautinteraktionen zwischen den Tieren. Dabei stellte es fest, dass Weißbüschelaffen häufig längere „Gespräche“ führen, in denen sich die Tiere abwechseln und oft denselben Ruftyp wie ihr Interaktionspartner verwenden. Zwischen den einzelnen Lautäußerungen lagen meist nur rund 1,3 Sekunden. Zudem unterschieden sich die verwendeten Rufe und Kommunikationsmuster je nachdem, ob die Tiere mit Mitgliedern der eigenen Gruppe oder mit benachbarten Gruppen kommunizierten.

„Die Ergebnisse sprechen dafür, dass diese kooperative Affenart ihre Lautäußerungen flexibel an ihre Gesprächspartner und die Gruppenzugehörigkeit anpasst“, so Simone Pika und Filipa Abreu. Damit weist die Kommunikation der Primaten Merkmale auf, die bislang vor allem mit menschlichen Gesprächen in Verbindung gebracht wurden.
Während frühere Arbeiten oft überwiegend einzelne Rufarten oder Tiergruppen in Gefangenschaft untersucht haben, betrachtet die aktuelle Studie das gesamte Lautrepertoire freilebender Weißbüschelaffen in natürlichen sozialen Interaktionen. Dadurch entsteht ein umfassenderes Bild ihrer Kommunikationsfähigkeit und neue Ansatzpunkte für die Erforschung der Evolution von Sprache.

Universität Osnabrück

Originalpublikation:

Abreu, F., Schiel, N., Souto, A. et al. Hallmarks of social action in the vocal turn-taking of wild common marmosets (Callithrix jacchus). Sci Rep 16, 20348 (2026). doi.org/10.1038/s41598-026-60403-2

Künstliche Intelligenz blickt in den Ozean

Fri, 24 Jul 2026 12:03:00 +0200

Seit mehr als zwanzig Jahren treiben rund viertausend autonome Messbojen durch den Ozean. Sie gehören zum internationalen Argo-Programm (Argo - global array of profiling floats). In einem regelmäßigen Rhythmus tauchen sie auf eine Tiefe von 2000 Metern ab und messen beim Aufsteigen Parameter wie Temperatur, Salzgehalt und Druck. Wenn sie die Meeresoberfläche wieder erreicht haben, senden sie diese Daten per Satellit in das Argo-Netzwerk, das Forschenden weltweit zur Verfügung steht. Kaum ein anderes Beobachtungssystem hat die Ozeanforschung in den vergangenen Jahrzehnten so nachhaltig verändert.

Tausende Messbojen, ein globaler Blick

Nun zeigt eine Studie, dass sich diese Daten noch weit über ihre ursprüngliche Nutzung hinaus auswerten lassen. „Wir wollten wissen, ob wir aus den verstreuten Argo-Messungen Informationen über großräumige Strömungssysteme gewinnen können, die bislang nur mit sehr aufwendigen Messkampagnen erfasst werden“, sagt Dr. Yannick Wölker, Erstautor der Studie und vor kurzem Doktorand in der Forschungseinheit Ozeandynamik am GEOMAR und in der Arbeitsgruppe Archäoinformatik – Data Science der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU). „Künstliche Intelligenz eröffnet hier neue Möglichkeiten. Die Verbindung von Maschinellem Lernen mit bewährten physikalischen Modellen erlaubt es uns, aus vorhandenen Messdaten mehr herausholen und besser verstehen, wie zentrale Strömungssysteme funktionieren.“

Warum die Atlantikzirkulation so wichtig ist

Im Zentrum der Studie steht die Atlantische Meridionale Umwälzzirkulation, kurz: AMOC. Dieses riesige Strömungssystem wirkt wie ein Förderband, das warmes Oberflächenwasser nach Norden transportiert, wo es abkühlt, in die Tiefe sinkt und als kaltes Tiefenwasser zurück nach Süden fließt. Dadurch werden große Mengen von Wärme transportiert und Wetter und Klima auch in Europa beeinflusst. Wie stabil dieses System ist und wie es sich unter dem Einfluss des Klimawandels verändert, gehört zu den aktuellen zentralen Fragen der Klimaforschung. Bislang stützen sich direkte Beobachtungen jedoch auf wenige feste Messreihen im Atlantik, die technisch anspruchsvoll und teuer sind.

Lernen aus Simulationen

Um dieses Problem anzugehen, kombinierten die Forschenden zwei Welten: Beobachtungsdaten und Modellrechnungen. Sie trainierten ein Maschinelles Lernverfahren (Teilgebiet der Künstlichen Intelligenz, bei dem Computer Muster in Daten erkennen) mit hochaufgelösten Ozeansimulationen. Das Modell lernte dabei, wie typische Strömungsmuster im Ozean mit Temperatur- und Salzgehaltsprofilen zusammenhängen. Anschließend übertrugen sie dieses Wissen auf reale Argo-Daten aus dem Atlantik. Der Ansatz erlaubt es, aus punktuellen Messungen auf großräumige Strömungsstärken zu schließen – insbesondere auf den sogenannten geostrophischen (durch Verteilung von Temperatur und Salzgehalt bestimmten) Anteil der Zirkulation, der bislang nur schwer kontinuierlich zu erfassen ist.

Vielversprechende Ergebnisse aber auch klare Grenzen

Die Ergebnisse zeigen: Die aus den Argo-Daten berechneten Schätzungen stimmen gut mit etablierten Beobachtungsreihen und Modellsimulationen überein. Damit liefert die Studie einen wichtigen methodischen Baustein für die Ozeanbeobachtungen. Gleichzeitig betonen die Autor:innen die Grenzen ihres Ansatzes. Die Methode beruht auf Modellannahmen und erfasst nur bestimmte Zeitfenster. Sehr kurzzeitige Schwankungen, aber auch die langfristige Abnahme der AMOC, können nur eingeschränkt bestimmt werden. Die neue Methodik soll bestehende Messsysteme daher nicht ersetzen, sondern sinnvoll ergänzen und optimieren.

„Unser Ansatz ist kein Ersatz für direkte Messungen im Ozean“, sagt Yannick Wölker. „Aber er kann helfen, vorhandene Daten besser zu nutzen und Beobachtungslücken zu überbrücken.“

Bedeutung für zukünftige Beobachtungsstrategien

Für die Planung zukünftiger Messnetze könnte das Verfahren eine wichtige Rolle spielen. Es zeigt, wie globale Programme wie Argo durch moderne Datenanalyse an Aussagekraft gewinnen können – und zusätzliche Infrastruktur im Ozean sinnvoll platziert werden kann. „Gerade mit Blick auf langfristiges Klimamonitoring müssen wir überlegen, wie wir Beobachtungen effizient, robust und international abgestimmt gestalten“, sagt Prof. Dr. Arne Biastoch, Professor am GEOMAR und Koautor der Studie. „Methoden der Künstlichen Intelligenz können dazu beitragen, strategische Entscheidungen für zukünftige Ozeanmessungen optimal zu treffen.“

Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit im Rahmen der Helmholtz School for Marine Data Science (MarDATA), einer Doktorandenausbildung mit Forschenden in Kiel und Bremen, bei denen Promovierende gemeinsam von Meeresforschenden und Informatiker:innen betreut werden.

GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

Originalpublikation:

Wölker, Y., W. Rath, M. Renz, and A. Biastoch, 2025: Estimating the AMOC from Argo Profiles with Machine Learning Trained on Ocean Simulations, Ocean Sci., 21, 3541–3562, doi.org/10.5194/os-21-3541-2025