Menschen aus vielen Kulturkreisen aller Kontinente verzehren regelmäßig und absichtlich Erde. Dieser Brauch findet sich vor allem bei Urbevölkerungen, die noch an alten Überlieferungen festhalten, kommt aber auch in modernen Zivilisationen vor. So essen Schwangere oft spezielle Erden, und Tone dienen in Nigeria zum Beispiel als traditionelle Heilmittel gegen akuten Durchfall. Suspensionen reiner Tonminerale wie Smektit oder Kaolinit (Hauptbestandteil der Porzellanerde) sind auch im modernen Arzneimittelhandel als Präparate gegen Sommer- und Reisediarrhöe erhältlich.

Unter Tieren ist Geophagie gleichfalls weit verbreitet. So kommt sie bei vielen Säugern vor, insbesondere Pflanzenfressern, aber auch bei Reptilien und zahlreichen Vögeln, die von Samen und Früchten leben. Was veranlaßt Tiere, etwas zu sich zu nehmen, das ihnen wohl kaum besonders schmeckt und offenkundig keinen Nährwert hat? Welche biologische Funktion hat die Geophagie?

James Gilardi und seine Kollegen bei der Oceanic Society in San Francisco (Kalifornien) haben an Papageien nun einige denkbare Antworten auf diese Fragen getestet (Journal of Chemical Ecology, Bd. 25, S. 897–922). Dabei stießen sie auf interessante Wechselwirkungen zwischen Pflanzenchemie und Tierphysiologie.

Wählerische Vögel

Für seine Untersuchungen wählte Gilardi Papageien im Manu-Nationalpark im peruanischen Amazonas-Regenwald. Dort versammeln sich an einer Flußbiegung jeden Morgen tausend und mehr dieser Vögel und tun sich an dem bloßliegenden Boden direkt über dem Flußufer oder an etwas höheren Kliffs gütlich (Bild). Für die Papageien ist dabei Dreck offenbar nicht gleich Dreck; denn zum Picken wählen sie nur eine schmale Bodenzone, die sich als Band über mehrere hundert Meter den Fluß entlangzieht. Die Erde darüber und darunter wird verschmäht. Daher lag es nahe, die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Bodenproben aus dem bevorzugten Band und den gemiedenen Zonen zu vergleichen, um Hinweise auf mögliche Funktionen der Geophagie zu erhalten.

Eine der beliebtesten Erklärungen für das Verspeisen von Erde bei Vögeln ist, daß sie ihre Nahrung mit ihren zahnlosen Schnäbeln nicht zerkauen können und sie deshalb im Muskelmagen mit verschlucktem Grus, Sand oder Kies zermahlen. Tatsächlich nimmt mit der Größe der Vögel auch der Durchmesser der Steinchen in ihrem Magen zu: von etwa 0,5 Millimetern beim Spatz bis zu 2,5 Zentimetern beim Strauß. Der Boden, von dem die peruanischen Papageien fressen, besteht jedoch überwiegend aus sehr feinem Material. Nur fünf Prozent sind Sandkörner mit 0,05 bis 2 Millimetern Durchmesser; den Hauptteil bilden weniger als 0,2 Mikrometer kleine Tonpartikel. Der verschmähte Boden darüber und darunter ist dagegen viel gröber; er enthält viermal soviel Sand und nur halb soviel Feinstmaterial. Also fressen Papageien Erde offenbar nicht primär deshalb, um ihre Verdauung mechanisch zu unterstützen. Das wäre auch gar nicht nötig; denn mit ihren kräftigen, scharfen Schnäbeln können sie selbst die härtesten Nüsse zerkleinern.

Eine zweite gängige Erklärung für die Geophagie ist, daß sie die Nahrung durch wichtige Mineralstoffe ergänzen soll. So enthält Erde, die auf Märkten in Ghana an schwangere Frauen verkauft wird, mehr Eisen und Kupfer als die Pillen, die Pharmafirmen hierzulande für die Blutbildung anbieten. Aber auch diese Deutung trifft bei den Amazonas-Papageien nicht zu. Die Erde, die sie bevorzugt verzehren, enthält meist nicht so viel biologisch bedeutsame Mineralsalze wie die verschmähten Böden und sehr viel weniger als die pflanzliche Nahrung der Papageien. Wenn die Vögel nicht grob danebenpicken, muß man also schließen, daß sie ihre Lieblingsböden nicht in erster Linie nach dem Mineralsalzgehalt aussuchen.

Eine dritte Hypothese besagt, daß die aufgenommene Erde überschüssige Säure im Magen-Darm-Trakt puffern könnte. Wie die chemische Analyse ergab, ist die Pufferkapazität der peruanischen Erden jedoch nicht größer als die von destilliertem Wasser, das heißt gleich null.

Warum also fressen die Papageien ausgerechnet To-ne? Des Rätsels Lösung fanden Gilardi und sein Team in einer Besonderheit der Tonpartikel: Sie tragen negative Ladungen auf ihrer Oberfläche, die sie zu Kationenaustauschern machen. Alkaloide und andere stickstoffreiche Pflanzentoxine und Bitterstoffe sind im sauren Milieu des Magens in der Regel positiv geladen und binden sich deshalb an solche Kationenaustauscher; dabei verdrängen sie Ionen von Alkali- oder anderen Metallen. Nun verzehren die Papageien regelmäßig und in großen Mengen Samen und unreife Früchte, deren Gehalt an nicht bekömmlichen Pflanzenstoffen so hoch ist, daß sie sehr bitter schmecken und ihr Verzehr für den Menschen und andere Tiere sogar tödlich sein kann.

Tatsächlich haben die Lieblings-Erden der Papageien eine viel höhere Kationenaustauscher-Kapazität als die angrenzenden Böden. Im Experiment zeigten sie eine hochgradige Tendenz, giftige oder bittere Pflanzeninhaltsstoffe wie Chinin und Tanninsäure zu binden. Der Gewinn der Geophagie für die Papageien besteht demnach darin, daß ihre Nahrung durch Adsorption der Toxine an Tonpartikel besser verträglich wird. Aus demselben Grund vermischen urtümliche Völker, die noch als Jäger und Sammler leben oder primitiven Ackerbau betreiben, bitter schmeckende, aber ansonsten nährstoffreiche Pflanzenteile wie Eicheln oder Wildkartoffeln vor dem Verzehr mit ausgesuchten Erden.

Gilardi und Kollegen überprüften ihre Hypothese mit zwei Biotests. Im ersten verabreichten sie Salzkrebschen der Art Artemia salina, einem beliebten Versuchstier von Toxikologen, Extrakte aus unreifen Samen, die von den Papageien regelmäßig verspeist werden. Erwartungsgemäß überlebten nur sehr wenige der 8 bis 16 Millimeter großen Tierchen den Test, was die Giftigkeit der Papageien-Nahrung bestätigt. Die Überlebensrate stieg jedoch dramatisch, wenn die Extrakte vor der Applikation mit der Lieblings-Erde der Papageien vermischt wurden. Der Anstieg entsprach einer Reduktion der effektiven Giftlast um rund 70 Prozent. In einem zweiten Test verabreichten Gilardi und Kollegen einigen Amazonas-Papageien eine bestimmte Dosis des giftigen Alkaloids Chinidin – einmal mit der Vorzugserde und einmal ohne sie. Anschließend maßen sie den Alkaloidgehalt im Blut der Tiere. Tatsächlich lag er bei Zugabe der Erde um 60 Prozent niedriger.

Wie sich zeigte, haben die verschluckten Tonpartikel einen weiteren günstigen Effekt: Sie bewirken, daß die Zellen der Magen-Darm-Innenwand verstärkt Schleim absondern. Dadurch werden die Verdauungsorgane vor einer direkten Schädigung durch Chemikalien besser geschützt. Dieselbe Beobachtung haben Mediziner auch beim Menschen und anderen Säugetieren gemacht.

Evolutionäres Wettrüsten

Indem Tiere durch Geophagie pflanzliche Toxine und Bitterstoffe entschärfen, unterlaufen sie ein Abwehrsystem, das die Pflanzen im Zuge ihrer Evolution entwickelt haben. Für diese ist es von Vorteil, wenn ihre Samen reichlich Nährstoffe enthalten; denn das fördert die Keimung und das Wachstum der jungen Pflänzchen. Andererseits aber sollten die Samen für Pflanzenfresser ungenießbar oder nicht verwertbar sein, so daß sie wieder erbrochen werden oder unverdaut mit dem Kot abgehen. Auch die unreifen Früchte sollten Tiere abstoßen, damit sie nicht schon vor der Samenreife geerntet werden. Dagegen wäre es für ein Tier natürlich günstig, pflanzliche Toxine auf irgendeine Weise unschädlich zu machen. Dann könnte es nämlich auch die nährstoffreichen Samen nutzen oder bereits die unreifen Früchte fressen und so den Zeitraum ausdehnen, in dem Nahrung zur Verfügung steht.

In dieser Situation kommt es unweigerlich zu einem evolutionären Wettrüsten zwischen Pflanze und Tier. Die Pflanzen entwickeln immer potentere Toxine, etwa die hochgiftigen Stoffe Strychnin oder Ricin. Die Tiere wiederum entwickeln immer wirksamere Entgiftungsstrategien. Toxine enzymatisch in weniger giftige oder ungiftige Substanzen zu überführen ist eine solche Strategie; ihr galt bislang das Hauptaugenmerk der Wissenschaft. Einige Pflanzenfresser haben auch ihre Physiologie derart umgestellt, daß sie nicht länger anfällig für die Giftwirkungen bestimmter Pflanzenstoffe sind. Die Adsorption von Toxinen an aufgenommene Bodenbestandteile ist eine weitere, besonders raffinierte Strategie, die einen enormen Vorteil hat: Anders als der enzymatische Abbau wirkt sie gegenüber einer sehr breiten Palette unterschiedlichster Giftstoffe.


Aus: Spektrum der Wissenschaft 2 / 2000, Seite 14
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