Säugetiere

Unter den Säugetieren haben Nagetiere (zum Beispiel Nacktmulle ^[1] und Blindmulle ^[2]) und Fledermäuse ^{[3, 4]} die Fähigkeit, sich nach dem Erdmagnetfeld zu orientieren. Eine mögliche Störung dieser Orientierung durch künstliche statische oder niederfrequente Felder wurde bislang nicht untersucht. Bei anderen Säugetieren wurde ein Magnetsinn bisher nicht eindeutig nachgewiesen, wird aber von einigen Arbeitsgruppen erforscht. Bei Tieren, die sich wie die o.g. Arten in Dunkelheit Orientieren, geht man davon aus, dass der Magnetorezeption das Mineral Magnetit zugrunde liegt. Ein entsprechendes Sinnesorgan wurde bisher nicht entdeckt.

Bei einigen oberirdisch lebenden Nagetieren mit gutem Sehvermögen, wie der Waldmaus ^[5] und der Hausmaus ^[6], wurde ebenfalls ein Magnetsinn beschrieben. Als möglicher Wahrnehmungsmechanismus wird vorgeschlagen, dass der Blaulichtrezeptor Cryptochrome, der sich in der Netzhaut von Säugetieren befindet, durch Magnetfelder aktiviert wird ^[7]. Ein ähnlicher Weg ist bei Vögeln bereits gut beschrieben, bei Säugetieren aber bisher nicht wissenschaftlich nachgewiesen. Aktuelle Experimente an Nagetieren sprechen aber dafür, dass auch bei Säugetieren die Wahrnehmung statischer Magnetfelder in den Augen stattfindet ^[8]. Ähnlich wie bei Vögeln wird dieser Mechanismus durch hochfrequente elektromagnetische Felder mit Frequenzen unterhalb von 100 MHz gestört ^[9].

Auch bei weiteren Säugetieren gibt es Hinweise auf einen Magnetsinn. Aufgrund von Satellitenbildern wurde beobachtet, dass sich Wiederkäuer wie zum Beispiel Rinder und Rehe im Freien bevorzugt in Nord-Süd-Richtung ausrichten ^[10]. Die bevorzugte Ausrichtung war bei Rindern in der Nähe von Hochspannungsleitungen gestört ^[11]. Anhand von Freilandbeobachtungen wurde ein ähnliches Verhalten bei Wildschweinen und afrikanischen Warzenschweinen beschrieben ^[12]. Aus den genannten Beobachtungen schließen die Autoren, dass alle Huftiere Magnetfelder wahrnehmen können. Als Folge davon könnte ihr Verhalten durch die Magnetfelder von Hochspannungsleitungen beeinflusst werden. Alle diese Studien sind aber Beobachtungsstudien, die kein mögliches Sinnesorgan oder einen Mechanismus zur Wahrnehmung von Magnetfeldern angeben.

Es ist gelungen, Hunde zu trainieren einen Magneten zu finden ^[13]. Das Experiment wurde verblindet durchgeführt und die Nutzung anderer Sinnesorgane weitestgehend ausgeschlossen. Freilandexperimente mit automatisierten Ortungssystemen bei Hunde haben gezeigt, dass sie das Magnetfeld nutzen, um von unbekannten Orten zurück zum Ausgangspunkt zu finden ^[14].

In allen beschrieben Bereichen wird intensiv geforscht. Der genaue biophysikalische Mechanismus und die entsprechenden neuronalen Signalwege sind aber unbekannt, obwohl es plausible Hypothesen gibt.

Literatur

[1] Kimchi T, Terkel J (2001) Magnetic compass orientation in the blind mole rat Spalax ehrenbergi. J Exp Biol. 204(Pt4):751 – 758.

[2] Burda H, Marhold S, Westenberger T, Wiltschko R, Wiltschko W (1990) Magnetic compass orientation in the subterranean rodent Cryptomys hottentotus (Bathyergidae). Experientia. 46(5): 528 - 30.

[3] Holland RA, Thorup K, Vonhof MJ, Cochran WW, Wikelski M (2006) Navigation: bat orientation using Earth's magnetic field. Nature 444(7120): 7002.

[4] Holland RA, Kirschvink JL, Doak TG, Wikelski M (2008) Bats use magnetite to detect the earth's magnetic field. PLoS One 3(2): e1676.

[5] Malkemper EP, Eder SH, Begall S, Phillips JB, Winklhofer M, Hart V, Burda H. Magnetoreception in the wood mouse (Apodemus sylvaticus): Influence of weak frequency-modulated radio frequency fields. Sci Rep 4:9917; 2015.

[6] Muheim R, Edgar NM, Sloan KA, Phillips JB. Magnetic compass orientation in c57bl/6j mice. Learn Behav 34:366-373; 2006.

[7] Nießner C, Denzau S, Malkemper EP, Gross JC, Burda H, Winklhofer M, Peichl (2016) L.Cryptochrome 1 in Retinal Cone Photoreceptors Suggests a Novel Functional Role in Mammals. Sci Rep. DOI: 10.1038/srep21848.

[8] Caspar, KR, Moldenhauer, K, Moritz, RE, Němec, P, Malkemper, EP, Begall, S (2020). Eyes are essential for magnetoreception in a mammal. J R Soc Interface 17(170): 20200513.

[9] Phillips J, Muheim R, Painter M, Raines J, Anderson C, Landler L, Dommer D, Raines A, Deutschlander M, Whitehead J, Fitzpatrick NE, Youmans P, Borland C, Sloan K, McKenna K. Why is it so difficult to study magnetic compass orientation in murine rodents? J Comp Physiol A; 2022.

[10] Begall S, Červený J, Neef J, Vojtech O, Burda H (2008) Magnetic alignment in grazing and resting cattle and deer. Proc Natl. Acad. Sci. USA 105(36): 13451 - 13455.

[11] Burda H, Begall S, Červený J, Neef J, Němec P (2009) Extremely low-frequency electromagnetic fields disrupt magnetic alignment of ruminants. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106(14): 5708 - 5713.

[12] Červený J, Burda H, Ježek M, Kušta T, Husinec V, Novákova P, Hart V, Hartová V, Begall S, Malkemper EP (2016) Magnetic alignment in warthogs Phacochoerus africanus and wild boars Sus scrofa. Mammal Review 46(3): 5.

[13] Martini S, Begall S, Findeklee T, Schmitt M, Malkemper EP, Burda H (2018). Dogs can be trained to find a bar magnet. PeerJ 6: e6117.

[14] Benediktova, K, Adamkova, J, Svoboda, J, Painter, MS, Bartos, L, Novakova, P, Vynikalova, L, Hart, V, Phillips, J, Burda, H (2020). Magnetic alignment enhances homing efficiency of hunting dogs. Elife 9.