Biologie in unserer Zeit (BiuZ - E-Journal)
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Bacterial sensory complexes for environmental navigation:
No full textViele bewegliche Bakterien sind in der Lage, mithilfe von ausgedehnten Rezeptorgittern ihre chemische Umwelt wahrzunehmen und ihren Bewegungsapparat dementsprechend zu kontrollieren. Das System ist hochempfindlich und kann Nährstoffe in Konzentrationen über fünf Größenordnungen wahrnehmen. Darüber hinaus können die Bakterien den gegenwärtigen Zustand mit der Vergangenheit vergleichen, was ihnen ermöglicht, Närstoffgradienten zu verfolgen. Dieses Verhalten wird Chemotaxis genannt und ermöglicht den Bakterien, optimale Lebensräume aufzusuchen. Chemotaxis ist eines der am besten verstandenen Signaltransduktionssysteme in der Biologie, und der genaue Aufbau und die Funktion der einzelnen Komponenten ist mittlerweile besonders im Modelsystem E. coli gut untersucht. Chemotaxis wird auch von pathogenen Bakterien verwendet und ist ein wichtiger Bestandteil für einen ungestörten Infektionsverlauf. Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass die Grundstruktur der Gitter, in denen die Komponenten der Chemotaxis angeordnet sind, in unterschiedlichen Bakterien vom bekannten Modellsystem E. coli abweichen kann.Many motile bacteria rely on extensive chemoreceptor arrays to sense their chemical environment and control their motility apparatus. This enables the bacteria to follow nutrient gradients by comparing their current condition with that one of the recent past. This system is highly sensitive and can respond to nutrient concentrations over five orders of magnitude. This behaviour is called chemotaxis and enables the cells to seek out favourable environments. Chemotaxis is one of the best understood signal transduction systems in biology, and the structure and function of the chemoreceptor arrays is well understood in the model system of E. coli. Furthermore, chemotaxis is also a key behaviour in the infection process of pathogenic bacteria. New research findings show that chemoreceptor array architecture can differ from the model system of E. coli, and that we find a great variability with regard to other bacterial species
Amazing insect diversity in dead wood: The significance of dead wood for hibernating ground beetles and other insects
No full textDie Nutzung von Totholz als Überwinterungslebensraum durch viele fakultative Totholzbewohner ist der breiten Öffentlichkeit wenig bekannt. In diesem Beitrag werden Erkenntnisse der winterlichen Erfassung von Insekten im Totholz aus dem Gebiet des Nordschwarzwalds und der angrenzenden Rheinebene präsentiert. Die Funde zeigen, dass adulte Laufkäfer, Hummeln, Hornissen und Blattwespen regelmäßig im morschen Totholz überwintern. Anhand der in diesem Zusammenhang bedeutenden Gruppe der Laufkäfer werden ökologische Anpassungsmechanismen diskutiert. Neben Vorschlägen für eine Bearbeitung des Themas im schulischen Kontext der Primar- und Sekundarstufe wird auf die großen Wissenslücken und den Forschungsbedarf hingewiesen.The fact that dead wood is used for hibernation by many facultative saproxylic organisms is litte known to the general public. We present results from winter surveys of insects in dead wood in the northern Black Forest region and the adjacent Rhine valley. Adult ground beetles, bumblebees, hornets, and sawflies are among the most frequent taxa overwintering in dead wood. Using ground beetles as a model group, we discuss ecological mechanisms of adaptation to winter conditions. We present suggestions for including this important topic in environmental education at both primary and secondary school level, where it can be worked on in a variety of ways. Finally, we identify knowledge gaps and the need for further research
The navigation system of birds – part 1:
No full textDer Navigationsvorgang ist bei Vögeln ein Zwei-Schritt-Prozess: Zunächst wird die Richtung zum Ziel als Kompasskurs bestimmt, dann wird dieser Kurs mit Hilfe eines Kompassmechanismus aufgesucht und in die Flugrichtung umgesetzt. Vögel verfügen über einen Magnetkompass, der dem Magnetfeld der Erde Richtungsinformation entnimmt, sowie über einen erlernten Sonnenkompass, der aus der Richtung der Sonne Richtungsinformation ableitet; bei nächtlich ziehenden Zugvögeln ist zudem ein erlernter Sternkompass nachgewiesen.Avian navigation is a two-step process: First, the direction to the goal is determined as a compass course, in a second step, this course is located with a compass and converted into a flying direction. Birds have a magnetic compass that takes directional information from the geomagnetic field, a learned sun compass which derives direction from the sun azimuth; night-migrating birds can additionally derive directional information from the stars. How birds determine the course to their goal, will be explained in the second part of this article
Lauschangriff auf Rabenvögel
Get PDFKrähen gelten als unheimlich schlau und äußerst intelligent und haben sich deshalb als Modelle der Kognitionsforschung längst etabliert. Die erstaunlichen Gedächtnisleistungen sind sprichwörtlich. Lange hatten viele Forscher geglaubt, dass nur Menschen ein episodisches Gedächtnis besitzen, sich also an einzelne Erlebnisse erinnern können, etwa ein schönes Abendessen mit Freunden oder aber eine Situation, die sie als bedrohlich empfunden haben. Dass Kolkraben (Corvus corax) auf Alarmrufe von anderen Rabenvögeln reagieren, selbst wenn diese unbekannt sind, belegt, dass sie sich auch sehr gut interspezifisch – also über Artgrenzen hinweg – über solche „Erlebnisse“ verständigen können
Ecosystem house:
No full textLebewesen begleiten den Menschen, seitdem er sich in abgetrennten Bereichen vor Gefahren und der Witterung schützt. Durch den Eintrag von Feuchtigkeit in modernen Gebäuden werden das Artenspektrum und die Biomasse in Räumen deutlich erhöht. Nach der feuchteabhängigen Besiedelung durch Schimmelpilze und Bakterien werden gebildete „Schimmelrasen“ von Milben, Staubläusen und Silberfischchen beweidet. Die Bedeutung von Milben, Staubläusen und Silberfischchen als Bioindikatoren für Feuchte-/Schimmelschäden wird bis heute unterschätzt. Der Einsatz eines Schimmelspürhundes kann als weiterer und weiterführender Baustein einer tierischen Bioindikatorkette für Schimmelschäden gewertet werden: Mit dieser Methodik wurden neue Erkenntnisse über unsere Innenraumqualitäten gewonnen. Im Routineeinsatz liefern Schimmelspürhunde, wenn auch mit großen Qualitätsunterschieden, wesentliche Entscheidungsgrundlagen für das Erkennen und fachgerechte Sanieren von Feuchte-/Schimmelschäden.Living organisms have accompanied humans ever since they have sheltered in secluded areas from danger and the elements. The introduction of moisture into modern buildings significantly increases the species spectrum and biomass in rooms. After the moisture-dependent colonisation by moulds and bacteria, formed “mould lawns” are grazed by mites, dust lice and silverfish. The importance of mites, dust lice and silverfish as bioindicators of moisture/mould damage is still underestimated today. The use of a mould sniffing dog can be seen as a further and more advanced component of an animal bioindicator chain for mould damage: With this methodology, new insights into our indoor qualities have been gained. In routine use, mould sniffer dogs – albeit with great differences in quality – provide essential bases for decision-making for the detection and professional remediation of damp/mould damage
A new era in the study of gene functions:
No full textHistorisch gesehen wurden viele verschiedene Tiere als genetische Modellsysteme verwendet. Später jedoch konzentrierten sich die Bemühungen auf einige wenige Tierarten, wie z. B. die Fruchtfliege Drosophila melanogaster innerhalb der Insekten. Ein Grund dafür sind praktische Erwägungen wie das Vorhandensein von kurzen Generationszeiten, ganzjähriger Nachkommenschaft und einfacher Haltung. Außerdem führt die gemeinsame Nutzung von Wissen, Techniken und Ressourcen, die in einer Spezies gewonnen wurden, zu starken Synergien. Dies gilt insbesondere für Techniken zur Untersuchung von Genfunktionen, die meist schwer zu etablieren sind. Neue Technologien ermöglichen es nun, die Genfunktion auch bei anderen Arten zu untersuchen, was neue Möglichkeiten in der Wissenschaft und der ökologischen Schädlingsbekämpfung eröffnet. Evolutionäre Fragen zur Genfunktion können gestellt werden, biologische Prozesse, die in der Fruchtfliege nicht vertreten sind, können erforscht werden, und Gene, die in den meisten Tieren vorkommen, die D. melanogaster aber verloren hat, können untersucht werden. Auf diesem Weg eröffnen die neuen Techniken auch den Weg für neue Methoden der artspezifischen Schädlingsbekämpfung wie die Sterile-Insekten-Technik, Gene Drive und RNAi.Historically, many different animals were used as genetic model systems, but later, efforts focused on very few animal taxa, such as the fruit fly Drosophila melanogaster among insects. This is due to practical considerations such as the existence of a short generation time, the availability of offspring all year round, and the easy, uncomplicated keeping. Furthermore, the joint sharing of knowledge, techniques, and resources gained in one species lead to strong synergies. This is especially true of techniques for gene function studies, which are usually difficult to establish. Now, new technologies allow studying gene function in other species, too, opening up new opportunities in science and ecological pest control. Evolutionary questions on gene function can be asked, biological processes not found in the fruit fly can be studied, and genes present in most animals, but lost in D. melanogaster can be examined. Thus, the new techniques open the way to new methods of species-specific pest control like the sterile insect technique, gene drive and RNAi
Biodiversity conservation and climate change in the floodplain forest of Leipzig:
No full textDer Leipziger Auwald ist ein streng geschützter Hartholzauenwald mit einer hohen und spezifischen Biodiversität. Diese verdankt er seiner langen Habitattradition, seinem Baumartenreichtum und seiner Nutzungsgeschichte. Flussregulierung und Deichbau in den 1930er Jahren haben das Gebiet entwässert und die notwendigen Überflutungen unterbunden. Das hat die Struktur und die Artenzusammensetzung des Waldes stark verändert. Standortfremde Ahornarten sind auf dem Vormarsch, wodurch sich die Stieleiche nicht mehr verjüngt. Die extremen Trockenjahre 2018 und 2019 haben zu einem großflächigen Absterben vor allem der Esche geführt. Ökophysiologische Untersuchungen und Jahrringanalysen zeigen, dass die Stressbelastung in 2019 stark anstieg und das System an seine Belastungsgrenze geführt hat. Um den Hartholzauenwald zu retten, soll nun eine natürliche Überflutungs- und Grundwasserdynamik wiederhergestellt werden.The floodplain forest of Leipzig is strictly protected because of its high and unique biodiversity. This exists because of its continuous forest cover, its high richness of tree species and its management history. The river regulation in the 1930s has drained the forest and has prevented flooding which has strongly altered the structure and tree species composition of the forest. Shade-casting maple species, that were historically rare, are gaining dominance which suppresses the natural regeneration of pedunculate oak. The extreme drought years of 2018 and 2019 have led to a large-scale mortality, in particular of Common ash. Eco-physiological investigations and tree ring analyses show that the stress level in 2019 rose strongly and has pushed the system to its limits. To save the unique forest, revitalisation measures that restore the hydrological dynamics of the floodplain are planned