Große Fischmännchen haben Vorteile bei der Fortpflanzung

(08.07.2021) Bei Moskitofischen aus der Gattung Gambusia sind die Männchen kleiner als die Weibchen – manchmal nur halb so groß.

Biolog*innen sind bisher davon ausgegangen, dass kleinere Männchen zumindest teilweise Vorteile bei der Fortpflanzung haben. Forschende des Transregio-Sonderforschungsbereichs NC³ der Universität Bielefeld haben nun in einer Übersichtsarbeit nachgewiesen, dass sich größere Moskitofischmännchen jedoch besser fortpflanzen können: Sie können sich zum Beispiel besser gegen Rivalen durchsetzen, produzieren mehr Spermien und werden von den Weibchen bevorzugt.

Ihre Ergebnisse stellen die Wissenschaftler*innen heute (07.07.2021) in der Fachzeitschrift Journal of Animal Ecology vor.


Prof. Dr. Klaus Reinhold (li.) und Dr. Alfredo Sánchez-Tójar vom Transregio-Sonderforschungsbereich NC³ haben die Größe männlicher Moskitofische in einer Übersichtsarbeit untersucht

Moskitofische sind kleine, farblich unscheinbare Fische der Gattung Gambusia, die etwa 45 Arten umfasst. Während die Weibchen bis zu sieben Zentimeter groß werden, sind die Männchen oft nur knapp vier Zentimeter lang, ihre Größe variiert jedoch.

Diese Fische werden deswegen häufig herangezogen, um Selektion nach Körpergröße zu erforschen. „Obwohl schon in vielen Studien untersucht wurde, ob die Körpergröße der Männchen Vorteile bei der Fortpflanzung bringt, sind die Ergebnisse widersprüchlich“, sagt der Biologe Dr. Alfredo Sánchez-Tójar, der sich am Transregio-Sonderforschungsbereich NC³ (SFB-TRR 212) in einem Teilprojekt mit der Verhaltensökologie individualisierter Nischen vor dem Hintergrund von Metaanalysen beschäftigt (Teilprojekt D05).

Studien zeigen zwar, dass größere Männchen ihre Rivalen besser vertreiben können und Weibchen bei der Paarung größere Männchen bevorzugen. Allerdings umgehen männliche Moskitofische in der Regel die Kooperation des Weibchens und erzwingen die Besamung. Weil kleine Männchen wendiger sind und länger unentdeckt bleiben, sind sie in solchen Paarungstechniken erfolgreicher.

Für ihre Übersichtsarbeit haben die NC³ -Wissenschaftler*innen 36 Einzelstudien ausgewertet, in denen der Zusammenhang zwischen der Körpergröße männlicher Gambusen und ihrer Fortpflanzungsleistung untersucht wurde.

„Wir zeigen mit unserer Arbeit, dass sich größere Gambusen-Männchen tatsächlich besser fortpflanzen können als kleinere Exemplare. Dieser Zusammenhang ist überraschend – wir sind davon ausgegangen, dass die Vorteile kleiner Männchen eher überwiegen“, sagt Sánchez-Tójar.

„Die Metaanalyse fasst langjährige Forschung zu diesem Thema zusammen und ermöglicht Biolog*innen, in Zukunft weitere Fragestellungen zu untersuchen. Solche Übersichtsarbeiten werden immer wichtiger, auch weil die wissenschaftliche Literatur zunehmend anwächst“, sagt Professor Dr. Klaus Reinhold von der Fakultät für Biologie.

Er leitet die Forschungsgruppe Evolutionsbiologie sowie das NC³ -Teilprojekt D05. Reinhold und Sánchez-Tójar haben die Übersichtsarbeit gemeinsam mit zwei weiteren Forschenden erstellt: Dr. Nicholas Patrick Moran vom Nationalen Institut für Meeresressourcen (DTU Aqua) an der Technischen Universität Dänemark und Bora Kim vom Konrad-Lorenz-Institut für Vergleichende Verhaltensforschung an der Veterinärmedizinischen Universität Wien. Kim und Moran waren beide zuvor am Sonderforschungsbereich NC³ tätig.

In ihre Metaanalyse haben die Wissenschaftler*innen auch Studien einbezogen, in denen der Zusammenhang zwischen Körpergröße und Fortpflanzungsleistung nicht Teil der Forschungsfrage war, aber dennoch erhoben wurde. Ihre Hypothesen und Vorgehensweisen haben sich die Forschenden schon im Vorfeld, getrennt von der eigentlichen Analyse, überlegt. „Solche Strategien sind wichtig, damit eine Übersichtsarbeit aussagekräftig wird und die Ergebnisse möglichst unvoreingenommen sind“, sagt Sánchez-Tójar.

Die untersuchten Studien messen die Fortpflanzungsleistung auf unterschiedliche Art und Weise: Erhoben wird zum Beispiel, welche Männchen von weiblichen Gambusen bevorzugt werden, ob die Paarung erfolgreich ist und ob sie zur Vaterschaft führt, oder wie hoch die Quantität und Qualität des Spermas ist.

„Unsere Arbeit zeigt, dass der positive Zusammenhang zwischen Fortpflanzungsleistung und Körpergröße in all diesen Bereichen robust ist“, sagt Sánchez-Tójar. Den größten Effekt gibt es bei der Weibchenwahl: Je größer die Männchen sind, desto eher paaren sich die Weibchen mit ihnen. Dieser Effekt verstärkt sich, je mehr Männchen um das Weibchen werben. „Das ist besonders interessant, weil der Einfluss der Weibchenwahl bei Moskitofischen bisher eher vernachlässigt wurde und der Fokus oft auf der erzwungenen Besamung lag“, so Sánchez-Tójar.

Die Wissenschaftler*innen hoffen, mit ihrer Arbeit einen Einfluss auf die zukünftige Forschung zu haben. „Für manche Kategorien der Fortpflanzungsleistung sind die Ergebnisse sehr heterogen. Das hat auch mit dem Design der Studien zu tun. Teilweise ist die experimentelle Umgebung nicht komplex genug, zum Beispiel weil Vegetation fehlt oder Temperaturen und Lichtperioden unrealistisch sind“, sagt Kim, die Erstautorin der Studie. Moran ergänzt: „Die Übersichtsarbeit bildet eine gute Grundlage, um die Forschungsfragen und Methoden zu präzisieren.“

Das Teilprojekt D05 hat das Ziel, solche Übersichtsarbeiten zu den Themen des Transregio-Sonderforschungsbereichs NC³ zu erstellen. NC³ steht für „Niche Choice, Niche Conformance, Niche Construction“ (Nischenwahl, Nischenanpassung, Nischenkonstruktion).

Der Sonderforschungsbereich, der an den Universitäten Bielefeld, Münster und Jena angesiedelt ist, untersucht ökologische Nischen auf der individuellen Ebene und verknüpft dazu Verhaltensbiologie, Ökologie und Evolutionsbiologie mit theoretischer Biologie und Philosophie. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert NC³ seit Januar 2018 für zunächst vier Jahre mit rund 8,5 Millionen Euro.

Publikation

Bora Kim, Nicholas Patrick Moran, Klaus Reinhold, Alfredo Sánchez-Tójar: Male size and reproductive performance in three species of livebearing fishes (Gambusia spp.): a systematic review and meta-analysis. Journal of Animal Ecology, veröffentlicht am 7. Juli 2021.


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