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Projekt U1: Ernährungsgrenzen des Gigantismus

Titel Ernährungsgrenzen des Gigantismus: die Allometrie der Nahrungsqualität und Methanverluste und die Bedeutung von sekundären Pflanzenstoffen
Leiter Dr. Jürgen Hummel, Prof. Dr. Karl-Heinz Südekum, Dr. Marcus Clauss
Mitarbeiter/in Patrick Steuer, Ragna Franz
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Unter terrestrischen Wirbeltieren scheinen die Voraussetzungen für sehr große Körpermassen bei Pflanzenfressern besonders günstig zu sein. Ein Grund dafür stellt die hohe Energiemenge dar, die einer Population auf dem niedrigen trophischen Level eines Primärkonsumenten zur Verfügung steht. Große Pflanzenfresser profitieren vermutlich auch von einem Anstieg der Verdauungskapazität mit der Körpergröße. Allerdings können einige mit Herbivorie untrennbar verbundene Charakteristika der Verdauungsphysiologie bzw. des Verdauungsgeschehens auch ein Limit für ein weiteres Anwachsen der Körpergröße setzen. Diese Aspekte können auch als entscheidend für ein Verständnis der Verdauungsphysiologie der Sauropoden gelten, den mit Abstand größten jemals existierenden Pflanzenfressern. Beispielsweise werden der Grad der Selektivität bei der Nahrungssuche und damit die Nahrungsqualität einer Art als mit der Körpergröße abnehmend angesehen, während gleichzeitig die mit Fermentation einhergehenden Stoffwechselverluste mit der Körpergröße ansteigen sollen (z. B. Methanverluste). Gleichzeitig verlieren positive Effekte einer großen Körpermasse wie eine größere Kapazität zur Verdauung von Zellwandbestandteilen der Nahrung an Bedeutung, wenn einmal der Punkt erreicht ist, an dem bereits fast die ganze Zellwand verdaut ist. Außerdem begrenzen sekundäre Pflanzenstoffe das scheinbar üppige Nahrungsangebot vieler Pflanzenfresser deutlich.

Diese Studie hat die Quantifizierung dieser Effekte zum Ziel, um damit eine Extrapolation auf die Sauropoden zu erlauben. Mit der Analyse der chemischen Zusammensetzung (vor allem Stickstofffraktionen und Aschegehalt) von Kot von freilebenden Pflanzenfressern (natürliche Äsung) und von Zoopflanzenfressern (kontrolliertes, für alle identisches Futter) wird die Allometrie der Nahrungsqualität (= Verdaulichkeit) untersucht werden, während über die fermentierbaren Rest-Zellwandbestandteile im Kot die Allometrie des Ausmaßes des Zellwandabbaus mit in vitro Fermentation quantifiziert wird. Über kontrollierte Versuche in Stoffwechselkammern mit großen Schildkröten und anderen Pflanzenfressern und über in vitro Fermentation in einem kontinuierlichen System wird die Allometrie der Methanverluste erfasst. Sekundäre Pflanzenstoffe in potentiellen Futterpflanzen von Sauropoden werden in ihrem Einfluss auf die Verdauung und in ihrer chemischen Zusammensetzung genauer quantifiziert.

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