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Warum Zugvögel präzise navigieren

Der Oldenburger Neurobiologe Prof. Dr. Henrik Mouritsen erforscht, wie Zugvögel ihren Weg finden.

Der Oldenburger Neurobiologe Prof. Dr. Henrik Mouritsen erforscht, wie Zugvögel ihren Weg finden.
Foto: Universität Oldenburg

Oldenburg (zb/pm) Zugvögel navigieren präziser als jedes GPS. Warum das so ist, konnten Forscher bislang nicht eindeutig sagen. Jetzt haben in langjähriger Zusammenarbeit ein internationales Forscherteam der Universität Oxford (Großbritannien) und der Oldenburger Neurobiologe Prof. Dr. Henrik Mouritsen eine vielversprechende Theorie entwickelt, die diese Genauigkeit erklären könnte.

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Sie gehen davon aus, dass Zugvögel mehrere Fähigkeiten besitzen, um sich zu orientieren. Sie analysieren den Stand der Sonne, prägen sich Sternenbilder ein und nehmen das Erdmagnetfeld wahr. Mit größter Wahrscheinlichkeit spielen quantenchemische Details im Auge eine entscheidende Rolle – der sogenannte „Radikal-Paar-Mechanismus“. Bisher konnte allerdings niemand erklären, warum die Vögel mithilfe dieses Mechanismus so verblüffend präzise navigieren können.

Der Chemiker Prof. Dr. Peter J. Hore aus Oxford und Henrik Mouritsen, Direktor des Instituts für Biologie und Umweltwissenschaften an der Universität Oldenburg, entwickelten ein Modell des Radikal-Paar-Mechanismus, das auf sehr realistischen, quantenchemischen Berechnungen basiert. Vereinfacht lautet die Hypothese: Der Magnetsinn der Vögel sitzt in speziellen Eiweißen der Netzhaut, den Cryptochrom-Proteinen. Diese sind farbsensibel.

Trifft weißes, blaues oder türkisfarbenes Licht auf das Auge, kommt es zu einer chemischen Reaktion. Zwei „Radikale“ entstehen, der Magnetsinn der Vögel wird quasi scharf geschaltet. Der Vogel kann nun die Richtung des Magnetfelds ablesen. Dreht oder kippt er den Kopf, verändert sich die Wahrnehmung entsprechend. Vermutlich ist ein Abbild des Erdmagnetfelds dem optischen Bild überlagert, das ein Vogel sieht.

Mithilfe aufwendiger Computersimulationen konnten die Wissenschaftler diese Vorgänge im Auge mit einem verblüffenden Ergebnis nachstellen: „Die Richtungsgenauigkeit des Radikal-Paar- Mechanismus kann viel besser sein als gedacht“, sagt Henrik Mouritsen. Sogar eine Präzision deutlich unter fünf Grad sei möglich. Damit belegten die Forscher, dass das Cryptochrom die passenden chemischen Eigenschaften besitzt, um als Kompassnadel der Vögel fungieren zu können.

Damit Zugvögel präzise navigieren können, spielen quantentechnische Details offenbar eine große Rolle.

Damit Zugvögel präzise navigieren können, spielen quantentechnische Details offenbar eine große Rolle. Wer mehr über Zugvögel erfahren möchte, kann das während der Zugvogeltage im Nationalpark Niedersächsisches Wattenmeer vom 8. bis 16. Oktober.
Foto: Helmut Behrends

Ein Beweis, dass diese Theorie richtig ist, sei das allerdings noch nicht. Dafür sind laut Henrik Mouritsen weitere gemeinsame Experimente notwendig. Der Neurobiologe setzt große Hoffnungen in das Radikal-Paar-Modell: „Möglicherweise bekommen wir so eines Tages eine quantenchemische Erklärung, wie Vögel ihren Weg finden und warum Einflüsse wie Elektrosmog den Orientierungssinn von Zugvögeln versagen lassen könnten.“

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