Kuckucke verwandeln sich im Herbst in Sperber. Kein Wunder also, dass man sie im Winter weder hört noch sieht! Schwalben dagegen verbringen die kalte Jahreszeit im Schlamm von Seen. Wahlweise treten sie auch eine Reise nach Süden an und nutzen dabei die schweizerischen Alpentunnel. Um den Vogelzug ranken sich seit Jahrhunderten die fantasievollsten Legenden. Und einige wie die Tunnelgeschichte finden auch heute noch überzeugte Zuhörer. Schließlich vollbringen die gefiederten Fernreisenden ja tatsächlich die erstaunlichsten Leistungen. Da fällt es mitunter nicht ganz leicht, zwischen Dichtung und Wahrheit zu unterscheiden. Zumal zahlreiche Aspekte des Zugvogellebens auch nach Jahrzehnten der Forschung noch nicht geklärt sind.

Zu viele offene Fragen

Zwar legen Ornithologen den Tieren schon seit Beginn des 20. Jahrhunderts Ringe mit einem individuellen Kode um die Beine. Tauchen die Ringträger später anderswo auf, kennt man schon einmal zwei Punkte auf ihrer Reiseroute. Nur was ist dazwischen? Fliegen die Vögel auf geradem Weg von A nach B? Wie lange brauchen sie dafür? Machen sie unterwegs Rast? Auf solche Fragen können Wissenschaftler oft nur mit einem Schulterzucken antworten. Zumal in manchen Regionen wie in Afrika südlich der Sahara kaum einmal ein beringter Vogel gesichtet wird – obwohl sich sehr viele dort aufhalten müssen. "Bei vielen Arten wissen wir daher nicht einmal, wo ihre Winterquartiere überhaupt liegen", sagt Martin Wikelski, der sich am Max-Planck-Institut für Ornithologie in Radolfzell und an der Universität Konstanz mit Tierwanderungen beschäftigt.

Mit solchen Wissenslücken wollen sich er und zahlreiche seiner Kollegen rund um die Welt aber nicht mehr abfinden. Mit chemischen Analysen und modernster Beobachtungstechnik setzen sie sich auf die Spur der tierischen Reisenden. Dabei geht es ihnen nicht nur um wissenschaftliche Neugier. Schließlich sind viele Zugvögel bedroht, so dass Naturschützer ihnen gern unter die Flügel greifen würden. Doch die besten Schutzmaßnahmen im Brutgebiet nützen wenig, wenn die Tiere dann in einem unbekannten Winterquartier oder auf dem Weg dorthin zu Schaden kommen. "Wir können wandernde Arten bisher einfach noch nicht so gut schützen, wie sie es verdienen", sagt Martin Wikelski.

Fingerabdruck im Gefieder

Der Seggenrohrsänger zum Beispiel gilt als eine der am stärksten bedrohten Singvogelarten des europäischen Kontinents. Sein Lebensraum in den Niedermooren ist vielerorts längst trockengelegt und damit zerstört. Weltweit soll es nur noch etwa 15 000 Paare geben, von denen mehr als die Hälfte in Weißrussland brütet. Nur zu gern hätten Naturschützer daher gewusst, wo diese gefiederten Sorgenkinder den Winter verbringen. Doch dieses Geheimnis hatten Generationen von Seggenrohrsängern bis vor ein paar Jahren hartnäckig für sich behalten. Nachdem die Vögel über Frankreich und Spanien nach Marokko geflogen waren, verlor sich ihre Spur. Ihr Ziel musste irgendwo südlich der Sahara liegen. Nur wo?

Erste Hinweise auf die gesuchte Region entdeckten britische Vogelschützer von der Royal Society for the Protection of Birds (RSPB) in den Federn von Tieren, die sie in Polen, der Ukraine und Weißrussland gefangen hatten. "Seggenrohrsänger wechseln im Winterquartier ihr Gefieder", erläutert RSPB-Mitarbeiter Norbert Schäffer. Dabei hinterlässt dieser afrikanische Lebensraum in den neu wachsenden Federn eine Art chemischen Fingerabdruck.

Denn je nach Breitengrad, Temperatur, Feuchtigkeit und Lebensraum finden sich in Pflanzen unterschiedliche Kombinationen von schwereren und leichteren Varianten des Kohlenstoffatoms. Das charakteristische Verhältnis dieser Isotope überträgt sich auf die Pflanzenfresser und alle folgenden Glieder der Nahrungskette. Isotope des Stickstoffs verraten mehr über die Stellung eines Tieres in der Nahrungskette. Denn Fleischfresser reichern mehr schweren Stickstoff an als Vegetarier. Das Verhältnis von schwererem und leichterem Wasserstoff dagegen erlaubt Rückschlüsse auf die Region, in der ein Tier gefressen hat. Denn in vielen Gebieten der Erde ziehen sich Bänder mit jeweils charakteristischen Kombinationen von Wasserstoffisotopen über die Kontinente.

Seggenrohrsänger gesucht

Ausgerechnet in Afrika ist dieses Muster allerdings nicht so eindeutig, dort scheint sich das Wasserstoffisotopenverhältnis zwischen verschiedenen Regionen nur relativ wenig zu unterscheiden. Also konnten die Forscher daraus nicht direkt ableiten, wo die Winterquartiere der Seggenrohrsänger sind. Ein paar Hinweise auf Klima, Vegetation und Breitengrad hat immerhin das Verhältnis der Kohlenstoffisotope geliefert. Demnach musste das fragliche Gebiet irgendwo zwischen dem 13. und dem 17. Breitengrad liegen.

Ein Computermodell der Universität Kopenhagen grenzte die Suche dann weiter ein. Auf der Basis von Vegetations- und Klimadaten berechnete es, welche der afrikanischen Feuchtgebiete im Winter noch so viel Wasser haben, dass sie als Seggenrohrsängerquartier in Frage kommen. Und schließlich wälzten die Ornithologen alte Berichte über frühere Funde von Seggenrohrsängern in Afrika. Alle Indizien zusammengenommen wiesen am ehesten auf den Norden des Senegals hin. Unter Leitung von Martin Flade, der damals beim Landesumweltamt Brandenburg in Eberswalde arbeitete, brach im Januar 2007 eine Suchexpedition dorthin auf. Und tatsächlich entdeckten die Forscher ein etwa 100 Quadratkilometer großes Gebiet im Umkreis des Djoudj-Nationalparks im Nordwesten Senegals, in dem wohl etwa ein Drittel aller Seggenrohrsänger der Welt überwintert.

Die Tücke der Isotopen

Gerade aus Afrika kommen solche Erfolgsmeldungen allerdings eher selten. Thomas Reichlin von der Schweizerischen Vogelwarte in Sempach und seine Kollegen haben zum Beispiel versucht, mit Isotopenanalysen das Überwinterungsgebiet von Wiedehopfen aus Schweden und Spanien zu finden [1]. Auch diese dekorativen Vögel haben ihr Überwinterungsgebiet bisher weit gehend geheim gehalten. Ornithologen vermuten, dass einige die kalte Jahreszeit in Südeuropa oder Nordafrika verbringen, die meisten aber dürften ebenfalls die Regionen südlich der Sahara ansteuern. Die Analyse des Wasserstoffisotopenverhältnisses in den Federn verriet aber nur, dass rund 70 Prozent der untersuchten Vögel im westlichen Teil dieses riesigen Gebietes überwintert hatten. Das tatsächliche Ziel der europäischen Wiedehopfe ließ sich also nur sehr grob eingrenzen – zu grob für konkrete Naturschutzmaßnahmen.

Das Flugziel der Wiedehopfe ließ sich nur sehr grob eingrenzen – zu grob für konkrete Naturschutzmaßnahmen

Nach Ansicht der Schweizer Forscher könnte man die Genauigkeit solcher Analysen zwar durchaus noch verbessern. Dazu müsste man afrikaweit Federn von Vögeln mit bekannten Nahrungsquellen untersuchen. So ließe sich eine detailliertere Karte der Isotopenverhältnisse erstellen, mit der man dann die Daten von Arten mit unklarem Winterquartier vergleichen könnte. So gute Ergebnisse wie etwa auf dem amerikanischen Kontinent mit seinen eindeutigeren Isotopenmustern aber werden sich wohl auch dann nicht erzielen lassen. Deshalb setzen Ornithologen gerade bei den Fernreisenden mit afrikanischen Zielen auch auf andere Fahndungsmethoden.

Hell und dunkel

So wurden in letzter Zeit sehr kleine und leichte Geräte entwickelt, die während der Reise des Tieres kontinuierlich die Lichtverhältnisse aufzeichnen können. Ein solcher Helldunkelgeolokator wird auf dem Rücken des Vogels befestigt. Er enthält eine Fotozelle zum Messen der Lichtstärke, eine Uhr und einen Chip, der den zeitlichen Verlauf der Lichtstärke aufzeichnet. Das Ganze wiegt weniger als ein Gramm, so dass auch kleine Tiere mit der zusätzlichen Last nicht überfordert sind.

Taucht ein mit dieser Technik ausgerüsteter Vogel nach seiner Reise wieder im Brutgebiet auf, können Wissenschaftler die Daten auslesen und analysieren. Aus den Zeitpunkten von Mittag und Mitternacht können sie dann Rückschlüsse auf den Längengrad ziehen, auf dem der Vogel an einem bestimmten Tag unterwegs war. Die Länge von Tag und Nacht dagegen verrät mehr über den Breitengrad.

Auf diese Weise haben Franz Bairlein von der Vogelwarte Helgoland und seine Kollegen mehr über die Reisegewohnheiten des Steinschmätzers herausgefunden [2]. Dieser kleine, nur etwa 25 Gramm schwere Singvogel brütet vom nordöstlichen Kanada über Europa und Asien bis nach Alaska und in dem extremen Nordwesten Kanadas. Obwohl es zwischen den beiden Brutgebieten im Osten und Westen Nordamerikas jede Menge geeignete Tundralandschaften als Kinderstube gäbe, treffen sich die beiden dortigen Populationen nicht. Und die Geolokatoren verrieten, dass sie auch auf unterschiedlichen Wegen nach Afrika fliegen.

Von Alaska aus führt die Route demnach zunächst über das nördliche Russland und Kasachstan. Dann überqueren die Tiere die arabische Wüste und erreichen nach durchschnittlich 91 Tagen und 14 600 Kilometern ihr Ziel, das irgendwo im Sudan, in Uganda oder Kenia im Osten Afrikas liegt. Im Frühling nehmen sie im Wesentlichen die gleiche Strecke, brauchen dafür aber etwa einen Monat weniger.

Ein Vogel aus der östlichen kanadischen Arktis flog dagegen zunächst in nur vier Tagen rund 3400 Kilometer von der kanadischen Baffin-Insel nach Großbritannien und anschließend durch Europa nach Süden bis in den Westen Afrikas, wo er den Winter an der Küste Mauretaniens verbrachte. Ob das typisch ist, wissen die Forscher allerdings nicht. Denn von den 16 mit Geolokatoren ausgerüsteten Tieren aus Ostkanada tauchte nur eins mitsamt seinem Gerät wieder im Brutgebiet auf. Genau das ist der Haken an der Methode: Man muss die Geräte zurückbekommen, sonst liefern sie keine Informationen. Und das klappt eben nur in den wenigsten Fällen.

Ein Blick aus dem All

Umso reizvoller ist die Idee, Vögel mit Sendern auszurüsten und ihre Wege über Satellit kontinuierlich zu verfolgen. Wenn der Technik oder dem Tier dann unterwegs etwas passiert, hat man zumindest schon mal einen Teil der Reise dokumentiert.

Für diese Art der Verfolgung verwenden Wissenschaftler bisher ein Satellitensystem namens Argos, das seit 1978 in Betrieb ist. Es stützt sich auf sechs Satelliten, die in 850 Kilometer Höhe die Erde umrunden. Die wandernden Tiere werden mit einem Sender ausgerüstet, der ein Signal zu den Weltraumspähern schickt. Diese bestimmen daraus in regelmäßigen Abständen die Position des Senders und leiten die Information an die jeweiligen Forscher weiter.

Lange war jene Form der Überwachung allerdings nur bei großen Arten wie Störchen oder Kranichen möglich. Für die Leichtgewichte der Tierwelt waren die Sender einfach zu groß und zu schwer. Damit ihn die Beobachtungstechnik nicht behindert, soll ein Vogel nämlich auf keinen Fall mehr als fünf Prozent seines Gewichtes zusätzlich tragen. Besser noch weniger als zwei Prozent. Für einen rund 110 Gramm schweren Kuckuck darf der Sender daher höchstens fünf Gramm wiegen – bis vor Kurzem eine utopische Größe.

Kuckuck, wo bist du?

Inzwischen aber hat die Miniaturisierung der Messtechnik rasante Fortschritte gemacht, und so konnten Kasper Thorup von der Universität Kopenhagen und Martin Wikelski im Jahr 2011 die ersten mit Sendern ausgerüsteten Kuckucke auf die Reise nach Afrika schicken [3]. Mittlerweile hat auch der Landesbund für Vogelschutz (LBV) in Zusammenarbeit mit Birdlife Weißrussland etliche Vögel in Bayern und Weißrussland mit Netzen gefangen und ihnen einen kleinen Rucksack mit einem Minisender auf den Rücken geschnallt.

"Etwa acht Jahre nach dem Start können wir dann hoffentlich auch Hummeln oder Schmetterlinge mit den Sendern ausrüsten"Martin Wikelski

Wo genau überwintern die Tiere und wie gelangen sie dorthin? Warum kommen so wenige Vögel aus Afrika zurück? Und haben sie Probleme mit dem Klimawandel, weil ihre Wirtsvögel schon mit dem Brüten beginnen, bevor sie wieder da sind? Solche Fragen sollen die Rucksackträger in den nächsten Jahren beantworten.

Denn auch der Kuckuck gehört heutzutage zu den Sorgenvögeln des Naturschutzes. Nach Angaben des European Bird Census Council sind die Kuckuckbestände in Europa zwischen 1980 und 2011 um etwa 16 Prozent geschrumpft, in Deutschland gehen Experten von einem Rückgang von etwa 30 Prozent in den letzten 30 Jahren aus. Deshalb wüssten Naturschützer gern, was die Tiere zwischen Ende Juni und Ende April machen, wenn sie sich nicht in ihren Brutgebieten aufhalten.

Erste Einblicke in die Gewohnheiten ihrer Art haben die Sendertiere bereits geliefert. Da tauchte 2013 ein Weibchen aus Bayern unvermutet in Angola auf, zwei Vögel aus Weißrussland steuerten zunächst Regionen im tiefen Süden Afrikas östlich und westlich des Krüger-Nationalparks an, um dann wieder einige hundert Kilometer Richtung Nordwesten nach Sambia und Angola zu fliegen. Die Forscher sind gespannt, ob die einzelnen Tiere in diesem Jahr wieder ähnliche Routen und Ziele wählen werden.

Neue Satellitenprojekte

Die LBV-Kuckucke sind aber nicht die einzigen, die mehr über ihre Reisegewohnheiten verraten sollen. Die Art steht auch im Mittelpunkt eines Projekts namens DTUsat, das unter Federführung der Universität Kopenhagen stattfindet. Ein von Studenten entwickelter Nanosatellit von nur zehn Kubikzentimeter Größe und einem Kilogramm Gewicht ist am 19. Juni vom russischen Raketenstartplatz Jasny aus ins All gestartet. Er soll die Signale von winzigen Beobachtungseinheiten auffangen, die weniger als fünf Gramm wiegen und daher für den Kuckuck noch komfortabler zu transportieren sind.

Allerdings hat so ein Nanosatellit durchaus seine Tücken. So kann niemand genau sagen, wie lange er arbeiten wird, bevor er irgendwann abstürzt – Zeiten zwischen einem halben und einem ganzen Jahr sind realistisch. Zudem kann der kleine Späher nur zwischen fünf und zehn Tiere gleichzeitig verfolgen.

Martin Wikelski und seine Kollegen denken da in deutlich größeren Dimensionen. Schon seit 2002 sind sie dabei, eine ganz neue Satelliteninfrastruktur zur Beobachtung von Tierwanderungen aufzubauen. Dieses internationale Großprojekt mit dem Namen ICARUS ("International Cooperation for Animal Research Using Space") wird vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), von der russischen Raumfahrtorganisation Roskosmos und von der Max-Planck-Gesellschaft unterstützt. Ende 2015 oder Anfang 2016 soll der neue Tierwächter im All auf der Internationalen Raumstation ISS installiert werden. "Dann werden wir ganz neue Erkenntnisse über das Leben und Sterben, die Physiologie und das Verhalten von wandernden Tieren gewinnen können", hofft Projektleiter Martin Wikelski.

ICARUS auf der Raumstation

Im Fokus werden vor allem kleine Arten stehen, über die man bisher wenig weiß. Die Forscher wollen zahlreiche solcher Tiere mit einer winzigen Beobachtungseinheit ausrüsten. Neben einer Solarzelle und einer wiederaufladbaren Batterie für die Energieversorgung enthält diese ein GPS-Element für die Positionsbestimmung und einen 3-D-Beschleunigungsmesser, der mehr über die Aktivitäten des Tieres verrät. Dazu kommen verschiedene weitere Sensoren, etwa für die Außentemperatur oder für den körperlichen Zustand des Tieres, und ein Chip, der all diese Daten verarbeiten und speichern kann.

Sobald eine solche Beobachtungseinheit in den Empfangsbereich der ISS kommt, sendet sie ein kleines Informationspaket mit jenen Daten dorthin, die sie seit dem letzten Kontakt gesammelt hat. Vom All aus werden diese Informationen dann über die ISS-Bodenstation an die ICARUS-Zentrale geschickt, bevor sie schließlich über die Internetplattform Movebank bei interessierten Wissenschaftlern landen.

Die rasche und fehlerfreie Kommunikation zwischen den zahlreichen Beobachtungseinheiten und der ISS sicherzustellen, ist dabei eine echte Herausforderung. "Wir betreten damit nachrichtentechnisches Neuland", sagt Martin Wikelski. Doch auch die Entwicklung der Beobachtungseinheiten erfordert einige Tüftelei. Schließlich sollen die Geräte nicht nur alles Mögliche messen können und mindestens ein Jahr lang halten, sondern auch immer kleiner werden. Die erste Generation wiegt bereits weniger als fünf Gramm und ist damit für Vögel in der Liga von Kuckuck und Amsel geeignet. Für die Zukunft aber peilen die ICARUS-Forscher alle drei Jahre eine Halbierung des Gewichts an. "Etwa acht Jahre nach dem Start können wir dann hoffentlich auch Hummeln oder Schmetterlinge damit ausrüsten", meint Martin Wikelski.

Krankheiten auf der Spur

Er und seine Kollegen erwarten von ICARUS nicht nur neue Erkenntnisse für die ökologische Forschung und den Naturschutz. Schließlich gibt es durchaus auch wandernde Tiere mit aus menschlicher Sicht eher unbeliebten Eigenschaften – von Schädlingen bis zu Krankheitsüberträgern. Solche Kandidaten im Auge zu behalten und mehr über ihre Reisen herauszufinden, ist daher auch im direkten Interesse des Menschen. Schließlich würde man schon gern erfahren, wie sich gefährliche Vogelgrippeerreger oder das vermutlich von Flughunden übertragene Ebola-Virus ausbreiten.

"Wir wissen bisher einfach nicht, wie sich mit solchen Erregern infizierte Tiere in freier Wildbahn verhalten", sagt Martin Wikelski. Können etwa Enten mit Vogelgrippe überhaupt noch lange Strecken fliegen und die Krankheit so in neue Regionen tragen? Klar ist, dass zumindest die hochpathogenen Varianten des Erregers durchaus einen Einfluss auf die Bewegungsmuster und die Körpertemperatur der Vögel haben. "Das ist so ähnlich wie bei uns, wenn wir mit Grippe im Bett liegen", erklärt der Forscher. Wie stark das Fieber bei Wildvögeln tatsächlich ansteigt und welche Folgen das für die weitere Wanderung und den Kontakt zu Artgenossen hat, ist aber unklar.

Bis die ICARUS-Mitarbeiter solche Fragen geklärt haben, liegt noch ein weiter Weg vor ihnen. "Wir sind in der Ökologie auf einem ähnlichen Stand wie die Wettervorhersage in den 1950er Jahren", meint Martin Wikelski. Doch dank der neuen Beobachtungstechniken holen die Tierforscher auf.