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Künstliches Licht lässt Vögel länger nach Nahrung suchen

Künstliches Licht verlängert die Nahrungsaufnahme bei Amseln. Vögel im Stadtzentrum sind deshalb nicht nur wesentlich früher, sondern auch länger aktiv als ihre Verwandten in dunkleren Stadtvierteln. Das ist das Ergebnis einer Untersuchung an rund 200 Amseln in Leipzig, die im Rahmen des Forschungs-verbundes „Verlust der Nacht“ durchgeführt wurde.

Die Studie deute darauf hin, dass künstliches Licht einen bedeutenden Einfluss auf die Aktivitätszeiten von städtischen Amseln habe und damit die natürlichen Zyklen beeinflusse, schreiben Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) und der Universität Leipzig im Fachblatt Journal of Ornithology.

Bereits im Vorjahr konnten die Wissenschaftler zeigen, dass Straßenlärm und künstliches Licht dafür sorgen, dass Vögel im Stadtzentrum von Leipzig am Morgen bis zu fünf Stunden früher aktiv werden als ihre Verwandten in ruhigeren und unbeleuchteten Bereichen der Stadt Leipzig. Für die Studie hatten die Wissenschaftler die Amsel (Turdus merula) ausgewählt, da diese Vogelart ursprünglich ein Waldvogel war, sich jedoch seit dem frühen 19. Jahrhundert gut an die Bedingungen in Städten angepasst hat. Sie ist dort inzwischen weit verbreitet und durch ihren markanten Gesang leicht zu identifizieren.

In den Jahren 2011 bis 2013 wurden in einem 215 Hektar großen Gebiet in Leipzig über 200 Amseln mit Genehmigung der Behörden gefangen. Das Untersuchungsgebiet umfasste dabei einen drei Kilometer langen südwestlich orientierten Gradienten vom Stadtzentrum über den Clara-Zetkin-Park bis hin zum die Stadt durchziehenden Auwald. Aufgrund der Straßen-beleuchtung ist es in den Grünflächen am Innenstadtring nachts wesentlich heller als im naturnahen unbeleuchteten Auwald.

Die gefangenen Amseln wurden vermessen, individuell mit Vogelringen markiert und wieder frei gelassen. Einige von ihnen wurden gezielt an 35 Tagen zwischen März und Juli bei ihrer Nahrungssuche beobachtet. „An den kurzen Tagen im März beendeten die Amseln im Wald ihre Nahrungssuche fast eine Stunde eher als ihre Artgenossen in der beleuchteten Innenstadt. Je länger die Tage wurden, umso geringer wurde der Unterschied. Im Sommer waren es am Ende nur noch wenige Minuten Unterschied zwischen Stadt und Wald“, berichtet Anja Ruß vom UFZ.

Bei den Beobachtungen fiel auf, dass in der beleuchteten Innenstadt die Männchen deutlich häufiger als letzte den Platz der Nahrungssuche verließen, während es im Wald keine Abweichung vom allgemeinen Geschlechterverhältnis gab. Die Forscher führen dies auf die unterschiedliche Lichtsensibilität der Geschlechter zurück. Von den Amselhähnen ist bekannt, dass diese insgesamt etwas größer sind als die Hennen. Dies gilt auch für die Augen. „Größere Augen ermöglichen ein besseres Sehen bei schlechten Lichtverhältnissen.

Die Männchen haben es daher in der Dämmerung etwas leichter bei der Nahrungssuche als die Weibchen. Das künstliche Licht in der Stadt fördert diese Unterschiede zwischen den Geschlechtern noch zusätzlich und sorgt dafür, dass die Männchen abends länger aktiv sein können“, erklärt Dr. Reinhard Klenke vom UFZ.

Die Studie unterstreicht, dass künstliches Licht in der Nacht eine wichtige Rolle für den Biorhythmus der Amseln in der Stadt spielt. Es ermöglicht den Vögeln, ihre täglichen Aktivitäten auszudehnen. Dieser Effekt nimmt aber ab, je länger die Tage im Sommer werden. Im Gegensatz zu früheren Vermutungen scheinen Stadtamseln von dem künstlichen Licht und der zusätzlichen Zeit nicht körperlich zu profitieren. Zumindest konnten die Wissenschaftler keinen signifikanten Unterschied in der Körperkondition zwischen den beiden Gruppen für die Zeit der verlängerten Nahrungssuche feststellen und nehmen an, dass neben dem Licht auch die Verfügbarkeit und Qualität des Futters sowie das Risiko, gefressen zu werden, eine große Rolle spielen.

Während Luft-, Lärm- oder Gewässerverschmutzung seit langem im öffentlichen Bewusstsein verankert sind und entsprechend wissenschaftlich untersucht werden, wächst erst langsam ein Problembewusstsein für die zunehmende Verdrängung der natürlichen Dunkelheit der Nacht durch künstliches Licht und die dadurch erzeugten weitreichenden Veränderungen natürlicher Prozesse. Diese betreffen nicht nur empfindliche naturnahe Ökosysteme, sondern reichen bis weit hinein in die menschliche Gesellschaft.

In den vergangenen drei Jahren hatte dazu der interdisziplinäre Forschungsverbund „Verlust der Nacht“ unter Leitung des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) Pionierarbeitet geleistet. Im Teilprojekt „BILL“ (Birds in ILluminated Landscapes) hatte die Arbeitsgruppe von Dr. Reinhard Klenke am UFZ vergleichende Untersuchungen unterschiedlicher Einflüsse von künstlichem Licht auf Vogelpopulationen durchgeführt.

„Zu den Auswirkungen von Licht oder Lärm auf Vögel hat es bereits einige Studien gegeben. Unsere Studien haben aber erstmals das komplexe Zusammenspiel in der Kombination der beiden Faktoren Licht und Lärm analysiert, die nicht nur für uns Menschen Stress bedeuten, sondern auch für die Tiere in der Stadt“, unterstreicht der Biologe, der die Idee zur Studie hatte und die Auswirkungen auf die Fitness der Vögel künftig weiter untersuchen möchte.

Licht beeinflusst nicht nur den Biorhythmus von Lebewesen in der Stadt. Auch der Himmel in vielen Naturschutzgebieten ist durch die benachbarten Städte nachts inzwischen deutlich heller als ursprünglich. Bevölkerungswachstum und steigende Urbanisierung werden dieses Problem in vielen Regionen der Welt verschärfen. Dazu kommen technische Trends wie der zunehmende Einsatz von LED-Leuchten mit Lichtspektren, die sich vom natürlichen Licht zum Teil stark unterscheiden oder auch der zunehmende Einsatz von Licht als Gestaltungselement im Stadtbild. Umso wichtiger wird es, die Auswirkungen dieser Entwicklungen auf Mensch und Tier zu untersuchen.

Publikation:
Anja Russ, Annika Rüger, Reinhard Klenke (2014): Seize the night: European Blackbirds (Turdus merula) extend their foraging activity under artificial illumination. Journal of Ornithology.

Die Studie wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) sowie von der Helmholtz-Gemeinschaft im Rahmen der Graduiertenschule HIGRADE gefördert.

Die Dicksten der Welt

(aid) – In Kuwait ist Übergewicht besonders stark verbreitet: Knapp 43 Prozent der Bevölkerung sind fettleibig. Auf der „Skala der dicksten Nationen“ folgen weitere Länder des Nahen Ostens wie Saudi-Arabien (35,2 %), Ägypten (34,6 %), Jordanien (34,3 %) und die Vereinigten Arabischen Emirate (33,7 %). Das haben Untersuchungen im Rahmen des aktuellen Global Food Security Index (GFSI) ergeben, der vom britischen Marktforschungsunternehmen Economist Intelligence Unit (EIU) erstellt wurde.

Das Körpergewicht wurde anhand des Körpermassenindex (BMI) eingeschätzt, der sich aus dem Verhältnis von Gewicht zu Körpergröße ergibt. Bei einem Wert über 30 spricht man definitionsgemäß von Fettleibigkeit, bei einem Wert über 25 von Übergewicht. Der BMI berücksichtigt allerdings nicht, wo die Fettpolster sitzen. Dabei ist gerade die Verteilung des Körperfetts wichtig, um das Risiko für Diabetes und Herz-Kreislauferkrankungen abschätzen zu können.

Weltweit hat sich der Anteil der Menschen mit Fettleibigkeit in den vergangenen 30 Jahren nahezu verdoppelt. Die USA lagen überraschenderweise nur auf dem achten Platz der insgesamt 109 untersuchten Länder – mit einem Anteil an Fettleibigen von 31,8 Prozent.

Übergewicht ist nicht nur ein Problem von Industrieländern. So war zum Beispiel in Mexiko, Syrien und Venezuela ebenfalls knapp ein Drittel der Einwohner fettleibig. Untersuchungen lassen vermuten, dass in Industrieländern vor allem die ärmsten Menschen an Übergewicht leiden, während in Entwicklungsländern meist die Wohlhabenden betroffen sind. Denn ein großer Leibesumfang wird in diesen Ländern gesellschaftlich positiv gesehen und mit Reichtum in Verbindung gebracht. Erwartungsgemäß hatten die ärmsten Länder den geringsten Anteil an Fettleibigen: In Bangladesh, Äthiopien, Nepal, Vietnam, Madagaskar und Indien waren weniger als zwei Prozent der Bürger betroffen.

In Deutschland ist nach Zahlen des Statistischen Bundesamts aus dem Jahr 2013 offenbar jeder zweite Erwachsene übergewichtig. Damit ist der Anteil der Übergewichtigen im Vergleich zu 1999 um 48 Prozent gestiegen. Aber auch hier war der BMI das alleinige Kriterium für die Einschätzung des Körpergewichts.

Heike Kreutz, www.aid.de

Quelle:
The Economist Intelligence Unit; Global Food Security Index 2014; http://foodsecurityindex.eiu.com/Home/DownloadResource?fileName=EIU_GFSI%202014_Special%20report_Obesity.pdf; Statistisches Bundesamt Deutschland (destatis), Pressemeldung Nr. 386 vom 5. November 2014.

Was ist Milzbrand?

Vorsorglicher Produktrückruf

(aid) – Aus Gründen des vorbeugenden Verbraucherschutzes ist in mehreren Bundesländern Rindfleisch zurückgerufen worden, das möglicherweise mit Milzbranderregern verunreinigt worden sein könnte. Die geschlachteten Rinder stammen von einem Betrieb in der Slowakei, in dem Ende September bei einem Tier Milzbrand festgestellt wurde. Nach Angaben der zuständigen Behörden in Nordrhein-Westfalen ist eine Infektion der geschlachteten Tiere wenig wahrscheinlich, kann aber nicht vollständig ausgeschlossen werden. Auf www.lebensmittelwarnung.de können sich Verbraucher über Betriebe, betroffene Produkte und den genauen Verkaufszeitraum informieren.

Was ist Milzbrand?

Milzbrand ist eine ansteckende, durch das Bakterium Bacillus anthracis verursachte Krankheit. Sie ist weltweit verbreitet und gehört zu den anzeigepflichtigen Tierseuchen. In Deutschland kommt Milzbrand bei Tieren eher selten vor. Haus- und Wildtiere können erkranken, am häufigsten Rinder und Schafe. Die Ansteckung erfolgt in der Regel über mit Milzbrandsporen verunreinigtes Futter. Milzbrandsporen überdauern jahrzehntelang im Boden. Am lebenden Tier ist Milzbrand nur sehr selten mit Sicherheit festzustellen. Tiere, die an Milzbrand erkrankt sind oder verdächtig sind, dürfen nicht geschlachtet werden. Die Tiere müssen ohne Blutentzug getötet werden. Ein mit Milzbrand infiziertes totes Tier hat eine um das Mehrfache vergrößerte Milz.

Der Mensch kann ebenfalls an Milzbrand erkranken. Die Übertragung erfolgt meistens über Kontaktinfektionen, wenn mit Tierhaaren oder anderen tierischen Produkten gearbeitet wird, z. B. in Gerbereien. Beim Menschen tritt Milzbrand als Haut-, Lungen- und Darmmilzbrand auf. Bei sofortiger ärztlicher Behandlung ist der Verlauf von Hautmilzbrand i. d. R. günstig. Eine Infektion über infiziertes Fleisch kann zu Darmmilzbrand führen. Weder Erhitzen noch Sterilisieren sind absolut zuverlässige Methoden zum Abtöten von Bacillus anthracis. Krankheitszeichen sind blutiges Erbrechen und blutiger Durchfall. Darmmilzbrand ist die seltenste Form von Milzbrand beim Menschen.

Die aktuellen Warnungen wurden aus Gründen des vorbeugenden Verbraucherschutzes ausgesprochen, um jegliches Risiko zu minimieren, gab das Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit bekannt. Der Milzbranderreger wurde bisher in keinem Erzeugnis nachgewiesen.

Renate Kessen, www.aid.de

Weitere Informationen:

www.lebensmittelwarnung.de
www.bvl.bund.de
aid-Heft „Anzeigepflichtige Tierseuchen“
Bestell-Nr. 1046.
www.aid.de/shop/shop_detail.php?bestellnr=1046

Mathematiker stellen neuen Rekord auf

Prof. Dr. Jens Vygen vom Forschungsinstitut für Diskrete Mathematik der Universität Bonn. (c) Foto: Barbara Frommann/Uni Bonn
Prof. Dr. Jens Vygen vom Forschungsinstitut für Diskrete Mathematik der Universität Bonn. (c) Foto: Barbara Frommann/Uni Bonn

Wie lässt sich eine Rundreise organisieren?

Wie lässt sich eine Rundreise durch verschiedene Städte auf dem kürzesten Weg organisieren? Darüber zerbrechen sich nicht nur Paketdienste, Handlungsreisende und Touristen den Kopf, sondern seit vielen Jahrzehnten auch Mathematiker. Eine endgültige Lösung des Problems für eine große Zahl von Orten ist noch nicht gelungen, aber Forscher der Universitäten Bonn und Grenoble haben einen Algorithmus gefunden, der mit Abstand die beste Näherung liefert. Sie berichten in der Fachzeitschrift „Combinatorica“ über ihre Ergebnisse, deren Druckausgabe nun vorliegt.

Wie lässt sich die Reihenfolge für den Besuch mehrerer Orte so wählen, dass die gesamte Route möglichst kurz ist? „Dieses Rundreiseproblem klingt trivial, ist aber eine harte Nuss“, sagt Prof. Dr. Jens Vygen vom Forschungsinstitut für Diskrete Mathematik der Universität Bonn. Seit mehr als 60 Jahren zerbrechen sich Mathematiker darüber den Kopf – ohne es bislang gelöst zu haben. „Dieses populäre Problem hat seit Jahrzehnten eine zentrale Bedeutung für die mathematische Optimierung: Viele ursprünglich dafür entwickelte Methoden kamen später auch bei ganz anderen Problemen zum Einsatz“, erläutert sein Kollege Prof. Dr. András Sebö von der Universität Grenoble. „Es müssen beim Rundreiseproblem auch nicht unbedingt Städte sein, die durchlaufen werden sollen – sehr oft sucht man beispielsweise auch eine optimale Reihenfolge von Arbeitsschritten.“

Komplexität überfordert sogar Supercomputer

Mit wenigen Orten lässt sich die Aufgabe noch relativ einfach lösen, indem man die Weglängen aller möglichen Rundreisen berechnet und dann die kürzeste auswählt. Mit der Zahl der zu besuchenden Orte nimmt aber die Komplexität des Problems und damit die Rechenzeit rasch zu und überfordert dann auch die schnellsten Supercomputer. Mit 15 Städten gibt es bereits mehr als 43 Milliarden verschiedene Rundreisen, aus denen die kürzeste auszuwählen ist. Mit 18 Städten steigt die Zahl der Möglichkeiten auf über 177 Billionen an – und so weiter.

„Viele Mathematiker vermuten, dass das Rundreiseproblem für eine große Anzahl von Städten überhaupt nicht lösbar ist“, berichten die beiden Wissenschaftler. Das ist aber noch nicht bewiesen. Bislang ist es den Mathematikern jedoch gelungen, sich mit verschiedenen Verfahren der optimalen Route anzunähern. Es handelt sich dabei um Kompromisslösungen mit dem Vorteil einer überschaubaren Rechenzeit, aber Abstrichen hinsichtlich der kürzesten Weglänge. Wenn zum Beispiel vorgegeben ist, dass die Gesamtstrecke insgesamt doppelt so lang sein darf wie die optimale Route, dann lässt sich das relativ einfach umsetzen: Zu jedem Punkt ist dann ein Hin- und Rückweg erlaubt.

Neuer Rekord liegt beim 1,4-fachen der optimalen Strecke

Lange Zeit hielt Nicos Christofides den Rekord: 1976 veröffentlichte er einen Algorithmus, der eine Rundreise ergab, die maximal um die Hälfte länger als die optimale Tour ist. 35 Jahre später gelang es Mathematikern aus Nordamerika erstmals, diese Annäherung im wichtigsten Spezialfall zu unterbieten, wenn auch nur um eine Winzigkeit. Nun stellen die Professoren Jens Vygen von der Universität Bonn und András Sebö von der Universität Grenoble (Frankreich) einen neuen Rekord auf: Gemeinsam beschreiben sie einen völlig neuen Algorithmus, der die bisherige Bestmarke deutlich auf das 1,4-fache der optimalen Rundreisestrecke verkürzt.

Dabei brüteten die beiden Wissenschaftler während eines Forschungsaufenthaltes von Prof. Vygen in Grenoble gar nicht über dem Rundreiseproblem. „Wie so häufig war Zufall im Spiel“, erzählt der Mathematiker der Universität Bonn. Zusammen mit seinem Kollegen aus Frankreich ging er der Frage nach, wie sich zum Beispiel Strom- oder Telekommunikationsnetzwerke so optimieren lassen, dass es bei einem Kabelriss nicht zu einem Ausfall kommt. „Aber wie viele Mathematiker haben wir das Rundreiseproblem ständig im Hinterkopf“, berichtet Prof. Vygen. Deshalb lag es nahe, den Ansatz für das Netzwerkproblem auch auf die ähnliche Rundreisefrage anzuwenden.

Prof. Sebö und Prof. Vygen entdeckten eine neue Struktur: die sogenannte „Schöne-Ohren-Zerlegung“. Wie bei einer Zwiebel gingen die Wissenschaftler bei der Verbindung der Orte von außen nach innen vor. „Das funktioniert nur, wenn man die richtige Zwiebelstruktur erfasst hat – und die sieht man der Landkarte mit den Straßen und Orten zunächst nicht an“, sagt Prof. Vygen. Der Algorithmus aus Bonn und Grenoble mit den bislang besten Ergebnissen für das Rundreiseproblem lässt sich nicht nur in der Logistikbranche nutzen: Zum Beispiel bei Himmelsdurchmusterungen der Astronomen ist ebenfalls die kürzeste Route von Stern zu Stern gefragt.

Publikation: Shorter tours by nicer ears: 7/5-approximation for the graph-TSP, 3/2 for the path version, and 4/3 for two-edge-connected subgraphs, Fachjournal Combinatorica 34 (5) (2014), 597-629, online-Version vorab (DOI: 10.1007/s00493-011-2960-3)

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