Stressresilienz: Wie Tiere lernen, mit starken Belastungen umzugehen

Klimawandel, Umweltverschmutzung und veränderte Lebensräume stellen Tiere vor immer neue Herausforderungen. Wie sie mit Belastungen umgehen und warum manche widerstandsfähiger sind als andere, rückt zunehmend in den Fokus der Forschung.

Eine vom Forschungsinstitut für Wildtierkunde und Ökologie (FIWI) der Veterinärmedizinischen Universität Wien geleitete europäische Studie untersuchte nun mithilfe eines interdisziplinären Ansatzes die biologischen Grundlagen von Stressresilienz – von Hormonen und oxidativem Stress bis zu Verhalten und neuronalen Prozessen.

Stress ist eine notwendige Anpassungsleistung

Kurzfristige Reaktionen helfen Tieren, etwa auf Nahrungsknappheit, soziale Konflikte, Raubtiere oder extreme Wetterbedingungen zu reagieren. Eine dauerhaft oder wiederholt aktivierte Stressreaktion kann dagegen gesundheitliche und fitnessbezogene Nachteile verursachen. Allerdings reagieren Tiere nicht einheitlich. Selbst innerhalb einer Art unterscheiden sich die Folgen chronischer Belastungen erheblich.

Im Allgemeinen zeigt sich Resilienz entweder darin, dass wichtige Funktionen während einer Belastung aufrechterhalten werden. Oder sie zeigt sich darin, dass die Tiere sich anschließend wieder erholen. Unter bestimmten Bedingungen können wiederholte Herausforderungen sogar Anpassungsprozesse fördern. Entscheidend sind dabei unter anderem Art, Intensität, Häufigkeit und Dauer eines Stressors sowie genetische, entwicklungsbezogene und lebensgeschichtliche Faktoren.

Valeria Marasco vom FIWI, Letztautorin der Studie, betont daher: „Es gibt vermutlich keinen einzelnen Marker, der uns zuverlässig sagt, ob ein Tier gegenüber einem Stressor resilient ist. Wir müssen verschiedene Dimensionen der Stressreaktion und Erholung betrachten – darunter die Regulation von Glukokortikoiden, den oxidativen Status, neuronale Prozesse und das Verhalten. Denn einige Funktionen können stabil bleiben oder sich rasch erholen, während andere dauerhaft verändert bleiben.“

Natürliche Lebensräume als Forschungslabor für Stressresilienz

Nach Ansicht der Studienautoren ist insbesondere die Forschung an Wildtieren unter realistischen Umweltbedingungen von großer Bedeutung. In freier Wildbahn sind Tiere häufig mehreren Stressoren gleichzeitig und über lange Zeiträume ausgesetzt.

So können steigende Temperaturen etwa mit Lärm, künstlichem Licht in der Nacht, Schadstoffen oder Veränderungen in der Verfügbarkeit und Qualität von Nahrung zusammentreffen. Dazu zählt auch ein zunehmender Zugang zu Nahrungsquellen menschlichen Ursprungs.

Studien an Vögeln und Reptilien zeigen beispielsweise, dass Tiere in Städten veränderte Glukokortikoidspiegel oder abgeschwächte Stressreaktionen aufweisen können, ohne dass ihre Leistungsfähigkeit erkennbar beeinträchtigt ist. Nach Einschätzung der Forschenden könnten solche Veränderungen Anpassungen an die lokalen Lebensbedingungen widerspiegeln. Sie müssen nicht zwangsläufig auf eine physiologische Fehlregulation hindeuten.

Kann die Belastung durch Umweltstressoren die Resilienz erhöhen?

Eine zentrale Frage der Studie betrifft die sogenannte Stressinokulation und hormetische Effekte. Gemeint ist damit die Möglichkeit, dass leichte oder moderate Belastungen unter bestimmten Bedingungen die Fähigkeit eines Organismus stärken können, mit zukünftigen Stressoren umzugehen. Bedingungen in der frühen Lebensphase und elterliche Einflüsse spielen bei der Ausprägung solcher Effekte eine wichtige Rolle. Formen eines physiologischen „Gedächtnisses“ könnten sich jedoch auch im Erwachsenenalter entwickeln. Also über jene sensiblen Entwicklungsphasen hinaus, in denen die physiologische Plastizität als besonders hoch gilt.

„Resilienz kann sich im Laufe des Lebens eines Individuums entwickeln und möglicherweise auch über Generationen hinweg beeinflusst werden“, sagt Marasco. „Die zugrunde liegenden Mechanismen zu verstehen und festzustellen, ob solche Effekte bei Wirbeltieren tatsächlich weitergegeben werden, zählt weiterhin zu den großen offenen Fragen künftiger Forschung.“

Wildtiere sind entscheidend für das Verständnis von Stressresilienz

Laut den Studienautoren besteht eine wesentliche Herausforderung nun darin, zu klären, wie unterschiedliche physiologische und verhaltensbezogene Maße für Resilienz miteinander zusammenhängen und wie sie sich letztlich auf Gesundheit und Fitness auswirken. Wenn die Reaktionen in diesen verschiedenen Dimensionen konsistente Muster zeigen, könnten sie möglicherweise zu einem individuellen „Resilienz-Score“ zusammengeführt werden.

Alternativ lässt sich Resilienz möglicherweise besser als mehrdimensionales „Resilienz-Mosaik“ darstellen. Einige Merkmale bleiben trotz Störungen stabil, andere erholen sich, während wiederum andere dauerhaft beeinträchtigt bleiben.

Welche Folgen solche individuellen Reaktionen für Populationen, Arten und Ökosysteme haben, ist bislang weitgehend unbekannt. „Untersuchungen an Wildtieren können in diesem Bereich entscheidende Erkenntnisse liefern. Die Vielfalt natürlicher Lebensgeschichten bietet die Möglichkeit, jene Mechanismen sowie die Merkmale oder Merkmalskombinationen zu identifizieren, die Wirbeltieren helfen, mit den raschen Veränderungen ihrer Umwelt umzugehen“, fasst Marasco zusammen.

Da viele Mechanismen der Stressreaktion bei Wirbeltieren evolutionär konserviert sind, liefern Erkenntnisse aus der Wildtierforschung wichtige Informationen für ein umfassenderes Verständnis von Stressresilienz über verschiedene Arten hinweg – einschließlich des Menschen.