Does the nesting site affect pair-bonding? Partner relationships of Humboldt Penguins (Spheniscus humboldti MEYEN, 1834) at Cologne Zoo.

Diplomarbeit

122 Seiten

Math.-Nat. Fakultät, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Leitung: Prof. dr. W. Böhme
Zoo Köln

Zusammenfassung:

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde das Paarungsverhalten von 32 Humboldtpinguinen (Spheniscus humboldti) aus dem Bestand des Kölner Zoos untersucht. Neben Beobachtungen zum Sexualverhalten der Tiere wurden diverse Elemente der Gehegegestaltung  auf deren Einfluss und Qualität in Bezug auf die Reproduktionsbiologie untersucht. Die Höhlen im Kölner Zoo sind in zwei übereinanderliegenden Reihen und annähernd hemisphärisch angeordnet. Untersuchungen zu dem Einfluss der Höhlenlage zeigten jedoch keinen statistisch signifikanten Unterschied im Bruterfolg in den Höhlen, auch wenn manche Untersuchungsareale eine grössere Anzahl an Eiern und Jugtieren aufwiesen. Es konnte daher nicht ausgeschlossen werden, dass alle Höhlen dieselben Voraussetzungen für einen guten Bruterfolg besitzen, dennoch muss berücksichtigt werden, dass die Stichprobengrösse (N=4) in dieser Arbeit zu klein war unm eine tragbare Aussage über einen potentiellen Einfluss treffen zu können.

Der Schwerpunkt dieser Studie lag jedoch darin, das Vorkommen siwie die Häufigkeit von Kopulationen ausserhalb der Paarbindungen (EPCs) zu dokumentieren. Dabei wurde das Paarungsverhalten der Pinguine in der Brutsaison 2009 über eine Zeitraum von 238 Stunden beobachtet. Des weiteren wurden DNA Profile von allen Tieren erstellt, und anschliessend das der Weibchen, der potentiellen Väter und deren Embryonen auf Vaterschaften getestet. Dadurch sollten Fremdvaterschaften auch für den Fall ausgeschlossen werde, dass EPCs stattfanden aber nicht beobachtet wurden. Das Vorkommen von EPCs konnte in dieser Studie jedoch weder durch Beobachtung noch mittels der Vaterschaftstests nachgewiesen werden. Stattdessen wurde eine Reihe von Männchen-Männchen Besteigungen und Kopulationen in der Kolonie beobachtet, die eine Vielzahl an Fragen nach deren Ursache und Nutzen aufwarfen. Obwohl mehrere Hypothesen bezüglich dieses Themas diskutiert wurden, konnte keine präzisen, sondern lediglich spekulative Erklärungen zu diesem homosexuellen Verhalten gefunden werden. Die Erkenntnisse aus dieser Arbeit könnte vor allem für das EEP (Europäisches Erhaltungszuchtprogramm) und SSP (Species Survival Plan) von besonderem Interesse sein, da ein unerwartetes Auftreten von Jugtieren, resultierend aus EPCs, die Ermittlung der genetischen Diversität basierend auf Stammbaumanalysen ungültig machen würden. Im schlimmsten Fall könnte die genetische qualität von Tierpopulationen in menschlicher Obhut, zum Beispiel durch undentdeckte Inzuchten, negativ beeinflusst werden. Da diese Studie aber weder EPCs, noch daraus resultierende Jungtiere nachweisen konnte, und auch eine weitere Studie nur wenige EPCs in Zoopopulationen dokumentierte, werden genetische Methoden zur Erstellung eines zuverlässigen Stammbaums als nicht erforderlich erachtet.

Abstract:

 Within this diploma thesis the mating behavior of 32 Humboldt Penguins (Spheniscus humboldti) was analyzed by the example of a penguin population in Cologne Zoo, Germany. Beside observations on the bird's sexual behavior, several elements of the enclosure's arrangement were analyzed for their influence and quality on the breeding success. Caves in Cologne Zoo are arranged hemispherical  in two rows one one top of the other. Investigations on the effect of the caves' position showed no statistically significant difference on the breeding success in different caves, even tough some study areas showed a larger number of eggs and young than others. Consequently, it could not be excluded that all caves were subject to the same conditions affecting the breeding success, however, it should be considered, that the sample size (N=4) was too small for acceptable condclusions of a potential effect of caves on the breeding success in caves.

However, the main focus of this study was to detect the occurrence and frequency of copulations outside the pair bond (EPCs). In this process, the sxual behavior was observed for 238 hours during the breeding season of 2009. In addition, DNA fingerprints of penguins were created and subsequently, females, assumed fathers and their embryos were tested for paternity. Thus, extra-pair paternites were excluded just in case EPCs occurred without being observed. But neither the observation period nor the paternity tests were able to dectect the occurrence of EPCs in this study, since all social fathers turned out to be the genetic fathers of their embryos. However, a large number of male-male mountings and copulations were detected, raising a lot of questions about their cause and benefit. Although several hypotheses were discussed concerning this theme, no precise but only conjectural explanations were found for this homosexual behavior pattern. The findings of this study could be of great interest for captive breeding programs, like the EEP (Europäisches Erhaltungszuchtprogramm) and SSP (Species Survival Plan), since the occurrences of EPCs and undetected young, resulting of these copulations, make calculations for genetic diversity based on pedigree analyses invalid. In the worst case, the genetic quality of a captive population could be negatively affected for example by undetected inbreeding . But because this study documented neither EPCs nor resultant extra-pair young, and also another study of captive Humboldt Penguins, showed just little evidence for the occurrence of EPCs, genetic methods were not considered to be necessary for the creations of reliable pedigrees.

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Paarbildung, Paarbindung und Fortpflanzungserfolg bei den Humboldtpinguinen (Spheniscus humboldti) im Kölner Zoo.

Diplomarbeit

203 Seiten

Zoologisches Institut, Universität zu Köln
Leitung: Prof. Dr. G. Nogge
Zoo Köln

Zusammenfassung:

Die Bindung etablierter Paare wurde, erwartungsgemäss, weder durch die Trennung vom Brutgebiet, noch durch Veränderungen des Habitats, oder der Integration koloniefremder Tiere, beeinflusst. Die neuformierten Paare (G, H, J, I) zeigten eine geringere "Dauer des Zusammenseins", niedrigere Interaktionsfrequenzen und eine geringere Anzahlt Duettgesänge als etableirte Paare. Diese Unterschiede beruhen nicht, wie zunächst vermutet wurde, auf die veränderten Umweltbedingungen. Vielmehr handelt es sich heirbei höchstwahrscheinlich, um das Abwägen des Kosten-Nutzen Verhälnisses einer Paarbindung. Dagegen war die vorübergehende Trennung eines jungen, neuformierten Paars (beide Tiere zu diesem Zeitpunkt 21 Monate alt), während der Zeit vom 26.01. bis 21.02., auf die veränderten Umweltverhältnisse zurückzuführen.

Ab 21.02. wurde die Bindung erneuert. In der Zwischenzeit zeigte keines der beiden Tiere Interesse für andere potentielle Partner.
Möglicherweise reagierten junge Pinguine und Weibchen sensibler auf erhöhte physische Belastungen. Das Verhalten dieses jungen Paares und der Tod von vier Tieren, darunter drei Weibchen (wobei ein Weibchen und das Männchen zum Zeitpunkt des Todes ca. 21 Monate alt waren), untermauern dies Überlegung.

Die "Dauer des Zusammenseins", partnerspezifische Interaktionen und Duettgesänge spielen eine entscheidende Rolle bei der Abstimmung der Verhaltensweisen der Partner, wobei der Reproduktions- und Aufzuchterfolg aus der Synchronisierung des Verhaltens resultiert. Bei der "Dauer des Zusammenseins" könnte es sich bei nicht erfolgreichen Paaren auch um eine Partnerbewachung handeln. Wie erwartet, leistete die Wahl des geeigneten Nistplatzes einen weiteren wichtigen Beitrag zum Reproduktions- und Aufzuchterfolg. Feuchte Brutboxen bieten ein ideales Milieu für Mykosen und andere Erkrankungen.

Entgegen der aufgestellten Hypothese förderte die Eingliederung weiterer Tiere in die Kolonie nicht die Reproduktionsrate der Population. Die Steigerung der Zahl brütender Paare führte aber zu einer erhöhten Synchronisierung des Brutverhaltens. Bei Sphenisciformes wählt das Weibchen den zukünftigen Partner aus. Meiner Hypothese zufolge sind morphologische Kriterien der Männchen und der Besitz eines attraktiven Territoriums bei der Partnerwahl von Bedeutung.

Information über die physische Konstitution eines Männchens werden über den Exstatic Display vermittelt, der auch die Synchronisierung des Brutverhaltens beeinflusst.

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Der Effekt von Jahreszeit und Reproduktionsstatus auf das Aktivitätsbudget und die Gewichtsentwicklung bei den Humboldtpinguinen (Spheniscus humboldti) im Kölner Zoo.

Diplomarbeit

89 Seiten

Math.-Nat. Fakultät, Universität zu Köln
Leitung: Prof. Dr. G. Nogge
Zoo Köln

Zusammenfassung:

Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, ob die Humboldtpinguine im Kölner Zoo einen von der Jahreszeit und dem Reproduktionsstatus abhängigen Rhythmus im Verlauf mehrerer Monate (Oktober 2004 bis April 2005) zeigen. Und falls ein Rhythmus vorläge, ob dieser möglicherweise noch durch andere Parameter (Geschlecht und Alter) beeinflusst wird.

Die Gewichtsentwicklung der Pinguine der gesamten Kolonie (n=37), die Energiebudgets und die Anteilsverteilung von Wasser - und Landaktivitäten am Energieverbrauch (von sechs Pinguinen) im Verlauf der Monate dienten als Paramenter, die Aufschluss darüber geben sollten, ob ein Rhythmus vorlag. Die Gewichte der Tiere wurden an zehn Tagen jedes Monats durch eine in das Gehege eingebaute Wägekonstruktion aufgenommen. Als Protokollierungsmethode für die Energiebudgets wurde instantaneous time sampling mit 1 - Minuten Intervallen angewandt. Es wurden pro Monat sechs 11 h - Tage aufgenommen. Das Verhaltensspektrum der Humboldtpinguine wurde, damit eine Aufnahme der Energiebudgets überhaupt möglich war, in sieben Aktivitätskategorien unterteilt, denen, durch physiologische Untersuchungen ermittelte (aus Literatur entnommen), konkrete Energieverbrauchswerte zugeordnet werden konnten. Zusätzlich wurde noch die Energieaufnahme (Futterverbrauch) der Kolonie im Lauf der Monate, an zehn Tagen pro Monat, erfasst.

Ziel der Arbeit war es, Hinweise zu erhalten, ob in menschlicher Obhut gehaltene/aufgezogene Humboldtpinguine eine Chance haben, in ihrem natürlichen Lebensraum zu überleben. Dabei war auch generell von Interesse, wie groß der Unterschied des Energieverbrauchs an einem durchschnittlichen Tag zwischen Tieren in menschlicher Obhut und ihren vor der Westküste Südamerikas lebenden Artgenossen ausfällt. In einem Randprojekt wurde noch eine nicht - invasive Methode zur Abschätzung der Verdauungseffizienz getestet.

Die Humboldtpinguine im Kölner Zoo zeigten ein Verhaltensmuster im Verlauf der Untersuchungsmonate, das vermutlich einen grundsätzlich angelegten (endogenen) Rhythmus voraussetzt, dessen genauer Ablauf aber durch anthropogene Einflüsse bestimmt wurde. Die anthropogene Beeinflussung bestand darin, dass der Zeitrahmen der Balz - und Brutsaison, durch die Gabe von Nistmaterial im Februar, vorgegeben wurde. Im Februar bzw. von Februar zu März lag dann auch eine deutliche Änderung des sonst relativ gleichförmigen Verhaltensmusters der Tiere vor. Während die Pinguine in allen anderen Monaten an Gewicht zulegten, nahmen sie von Februar zum März relativ stark ab, was als signifikanter (α<0.05) Unterschied erkannt wurde. Und auch die Energiebudgets sanken im Februar, was mit, gegenüber den anderen Monaten, deutlich erhöhten Anteilen der Landaktivitäten am Energieverbrauch einherging. Die älteren (>5 Jahre) Tiere zeigten alle dieses zeitliche Muster, ohne dass dabei der Reproduktionsstatus eine große Rolle spielte.

Zwischen den Geschlechtern bestanden jedoch klare Unterschiede,die sich zum einen aus deutlich geringeren Energiebudgets, bei gleichzeitig höheren Anteilen des Energieverbrauchs bei Landaktivitäten, der Männchen gegenüber den Weibchen ergaben. Zjm anderen nahmen die Geschlechter zu verschiedenen Zeitpunkten (die Männchen im Dezember/Januar, die Weibchen im Januar/Februar) am deutlichsten zu und die Männchen zeigten von Februar zu März eine wesentlich größere Gewichtsreduktion als die Weibchen. Bei den jüngeren Männchen der Kolonie war das Muster der Gewichsentwicklung im Verlauf der Monate noch nicht so stark ausgeprägt und bei den jungen Weibchen konnte dieses Muster gar nicht erkannt werden. Bei ihnen blieben die deutlichen Änderungen von Februar zu März aus. Des Weiteren wies das jünste (3 Jahre, weiblich) Fokustier der Energiebudgetaufnahme generell wesentlich höhere Energiebudgets auf, die durch erhöhte Anteile der Aktivitäten im Wasser in allen Untersuchungsmonaten zustande kamen, als seine älteren Artgenossen. es kann aber keine Aussage darüber gemacht werden, ob es sich in diesem Fall einfach um eine individuelle Besonderheit handelte oder ob das Pinguinweibchen tatsächlich repräsentativ für ihre Altersklasse war. Das Energiebudget des jünsten Fokustiers kam dem für in ihrer natürlichen Umgebung lebenden Humboldtpinguine berechneten Energiebudget am nächsten, lag aber immer noch deutlich (im Durchschnitt der Monate ca. 33 %) unter diesem. Die älteren Fokustiere verbrauchten sogar knapp 60 % weniger Energie als ihre wild lebenden Artgenossen.

Die Ergebnisse werden bezüglich möglicher Einflussfaktoren, sowie des Potentials zur Auswilderung von zoogeborenen Humboldtpinguinen diskutiert.

Die in dieser Arbeit getestete, nicht-invasivse Methode zur Abschätzung der Verdauungseffizienz hat sich nicht bewährt. Es müssen offensichtlich noch einige Modifikationen an der Methodik und der Materialwahl vorgenommen werden, um mit invasiven und semi-invasiven Methoden ermittelte Ergebnisse reproduzieren zu können.

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