Jedes Individuum reagiert unterschiedlich auf energetische Belastungen. Generell lässt sich sagen, dass die Glukokortikoid-Grundwerte mit höheren Belastungen ansteigen, jedoch unterscheiden sich Individuen in der Höhe dieser Anpassung. Eine Erklärung für diese Unterschiede ist, dass die energetischen Kompromisse, die ein Tier zwischen unmittelbarem Überleben und Fortpflanzungserfolg treffen muss, abhängig sind von seinem allgemeinen physiologischen Zustand, wie z.B. seinem Ernährungszustand. Um zu sehen, wie sich diese energetischen Herausforderungen im "wirklichen Leben" auswirken, untersuche ich Vögel, sowohl in Gefangenschaft als auch in freier Wildbahn. Für meine Studie in Gefangenschaft verwende ich Stare, die in einem Windkanal zum Fliegen trainiert werden, Brieftauben, die frei von verschiedenen Orten nach Hause fliegen, und Kohlmeisen, die natürlichen saisonalen Schwankungen ausgesetzt sind.
Die Stoffwechselrate ist eine ökologische Schlüsselvariable, die den Energieaufwand quantifiziert, der für fast alle biologischen Prozesse in einem Organismus erforderlich ist. In dem Paper stellen wir eine stressfreie Methodik vor, mit der man den den Energieverbrauch frei lebender Individuen quantifizieren kann.
Kasja Malkoc, Stefania Casagrande, and Michaela Hau, "Inferring whole-organism metabolic rate from red blood cells in birds," Frontiers in Physiology 12, 691633 (2021).
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In unserem Review wird die Dynamik des mitochondrialen aeroben Stoffwechsels analysiert, einschließlich der Variation von ROS, ATP, Protonenlecks und Wärme. Dies ist der Schlüssel zum Verständnis der individuellen und innerindividuellen Variationsstrategien in Bezug auf die Fitness.
Rebecca E. Koch, Katherine L. Buchanan, Stefania Casagrande, Ondi Crino, Damian K. Dowling, Geoffrey E. Hill, Wendy R. Hood, Matthew McKenzie, Mylene M. Mariette, Daniel W. A. Noble, Alexandra Pavlova, Frank Seebacher, Paul Sunnucks, Eve Udino, Craig R. White, Karine Salin, and Antoine Stier, "Integrating mitochondrial aerobic metabolism into ecology and evolution," Trends in Ecology and Evolution 36 (4), 321-332 (2021).
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Wandernde Stare sind Hochleistungssportler. Sie fliegen lange Strecken unter Bedingungen, die sie sehr nahe an ihre körperlichen Grenzen bringen können. Um gebrauchsfertigen Treibstoff für den hohen Energiebedarf der Muskeln zu liefern, steigt während des Fluges die Menge bestimmter Stoffwechselhormone (Glukokortikoide) im Blut der Tiere an. Allerdings ist eine erhöhte Konzentration dieser Hormone auf Dauer für den Körper schädlich. Ein Team von Forscher*innen aus Seewiesen, den USA und Polen zeigt in einer Studie mit Europäischen Staren im Windkanal, dass Anthocyane, ein wichtiger Bestandteil in roten Beeren, während langer Flüge als Antioxidanzien die übermäßige Produktion von Glukokortikoiden kontrollieren. Dies liefert neue Erkenntnisse darüber, dass Anthocyane in der Nahrung wichtige Stoffwechselfunktionen haben, die auch die durch Ausdauerflüge ausgelöste hormonelle Stressreaktion dämpfen.
Stefania Casagrande, Kristen J. DeMoranville, Lisa Trost, Barbara Pierce, Amadeusz Bryla, Maciej Dzialo, Edyta T. Sadowska, Ulf Bauchinger, and Scott R. McWilliams, "Dietary antioxidants attenuate the endocrine stress response during long-duration flight of a migratory bird," Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 287 (1929), 20200744 (2020).
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Kohlmeisen-Männchen kompensieren höhere Energiekosten während der Brutzeit mit Gewichtsverlust und höheren Stresshormon-Konzentrationen im Blut. Ein Teil der Vögel produziert auch mehr von einem Enzym, das freie Radikale neutralisiert und Zellschäden vorbeugt. Diese Tiere überleben häufiger nicht den nächsten Winter.
Stefania Casagrande and Michaela Hau, "Enzymatic antioxidants but not baseline glucocorticoids mediate the reproduction-survival trade-off in a wild bird," Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 285 (1892), 2018.2141 (2018).
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