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Physiologie: Optimal versorgte Muskeln erlauben Gänsen Rekordflug

Rekordflieger: Streifengänse (<i>Anser indicus</i>)Laden...
Streifengänse (Anser indicus) können noch in extremen Höhen von neun Kilometern ausdauernd fliegen, weil bei ihnen Blutkreislauf, Physiologie und Flugmuskelanatomie auf besonders effizienten Hochleistungs-Sauerstofftransport optimiert sind. Ähnliche Anpassungen fanden Graham Scott von der University of British Columbia in Vancouver und Kollegen bei verwandten, in geringeren Höhen ziehenden Gänsen und Enten nicht.

Rekordflieger: Die Streifengänse (<i>Anser indicus</i>)Laden...
Rekordflieger: Die Streifengänse (Anser indicus) | Streifengänse (Anser indicus) halten den Weltrekord im Ausdauerhöhenflug für Vögel: Beim Zug zwischen ihren Quartieren überqueren sie regelmäßig den Himalaya. Dabei wurden sie auch schon oberhalb des Gipfels des Chomolungma (Mt. Everest) in fast 9000 Metern Höhe gesichtet. Eine Reihe von physiologischen und anatomischen Anpassungen ermöglicht der Art diese Extremleistung.
Anser indicus, die beim Zug zwischen Nordindien und den mongolischen und chinesischen Hochplateaus regelmäßig das Himalaja-Gebirge überqueren, sind die Höhenweltrekordhalter unter den Vögeln. In der Gipfelhöhe von fast 9000 Meter muss ihr Körper trotz der physiologischen Höchstleistung des Langstreckenflugs mit knapp einem Drittel des Sauerstoffs auskommen, der auf Meereshöhe zur Verfügung steht. Dies gelingt auch auf Grund einer Reihe von Anpassungen, berichten Scott und Kollegen nach histologischen Detailanalysen der Gänsemuskulatur.

Die Extremflieger erhöhen vor allem unter Bedingungen niedrigen Sauerstoffpartialdrucks die Effizienz der O2-Transportprozesse vom Blut in die Mitochondrien der Muskellzellen. Hierfür sind nur bei dieser Art pro Muskelquerschnittsfläche mehr Hochleistungsmuskelfasern vom "schnellen oxidativen Typ IIa" vorhanden, die von einem insgesamt dichteren Geflecht von feinen Kapillaren umgeben sind. Darüber hinaus liegen die Mitochondrien ungewöhnlich dicht an den Zellmembranen, so dass die Diffusionsstrecken für gelieferte O2-Moleküle kürzer sind. Die typische Anatomie entdeckten die Wissenschaftler auch bei in Gefangenschaft gehaltenen Gänsen, weshalb der Muskelaufbau wohl bei der Art genetisch festgelegt ist, anstatt sich in jedem Tier erst in der Folge eines Hochleistungsflugtrainings auszubilden.

Die nun gefundenen anatomisch-physiologischen Veränderungen der Muskulatur gesellen sich zu bereits bekannten evolutionären Anpassungen der Streifengänse an die Anforderungen des Höhenflugs. So tragen die Tiere etwa eine Variante des Bluttransporters Hämoglobin, die stärker an Sauerstoff bindet: Der Austausch einer Aminosäure in der Eiweißkette des Hämoglobins bewirkt, dass Sauerstoff aus der Lunge schneller im Blut gebunden wird. Auch Atemfrequenz und Lungenventilation sind bei den Streifengänsen verändert und an niedrige Sauerstoffmengen angepasst. (jo)
31. Woche 2009

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 31. Woche 2009

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  • Quellen
Scott, G.R. et al.: Evolution of muscle phenotype for extreme high altitude flight in the bar-headed goose. In: Proceedings of the Royal Society B 10.1098/rspb.2009.0947, 2009.

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