Die Geweihentwicklung beim Rothirsch – Ein Wunder der Natur. Wussten Sie, dass bei seinem Aufbau den Skelettknochen Nährstoffe entzogen werden? Oder was ein hoher Siliziumgehalt besagt? JÄGER Redakteurin Dr. Nina Krüger erklärt, welche Grundsätze den Geweihen zugrunde liegen.
Das Geweih eines Rothirschs ist nicht nur eine imposante Erscheinung, es ist auch ein wahres Wunderwerk der Natur. Als sekundäres Geschlechtsmerkmal der geweihtragenden Schalenwildarten ist es das einzige Organ der Säugetiere, das sich im Erwachsenenalter erstens vollständig regenerieren kann und zweitens auch jedes Jahr einen solchen energieintensiven Regenerationszyklus durchläuft. Mit einem maximalen Längenwachstum von mehr als zwei Zentimetern pro Tag handelt es sich sogar um das schnellste Organwachstum, das im Tierreich bekannt ist.
Faszination Geweih
Rothirschgeweihe: müssen während der Brunft einiges aushalten. Das klappt, weil sie sieben Mal stärker als Skelettknochen sind. Verantwortlich dafür ist eine bestimmte Zusammensetzung der Mineralien. ©Pixabay
Nicht nur Wissenschaftler sind seit Jahrhunderten vom Geweihwachstum fasziniert – bietet es doch eine einzigartige Untersuchungsmöglichkeit der Organregeneration und Wundheilung –, noch viel länger ist die Menschheit wie magisch von dieser Demonstration männlicher Stärke und Dominanz angezogen. Schon vor 32.000 Jahren zeichneten prähistorische Jäger ihre Bewunderung für die gigantischen Knochengebilde an die Höhlenwände. Die Tatsache, dass intensive Studien auch heute trotzdem noch – wie übrigens viele wildbiologische Fragen – vernachlässigt werden, kann nicht als repräsentativ gegenüber der Wichtigkeit ihrer Fragestellungen angesehen werden. Denn wenn sich beantworten ließe, wie und warum sich die knöchernen Geweihstrukturen jedes Jahr neu bilden, wäre vielleicht auch die Frage zu klären, warum dies andere Organe nicht können – nicht zuletzt eine Fragestellung von medizinischer Bedeutung.
Der Einfluss des Lichts bei der Geweihentwicklung beim Rothirsch
Der hormonelle Zyklus des Rotwildes orientiert sich an der Tageslichtdauer – es ist ein sogenannter shortday breeder. Das heißt, erst wenn die lichten Tage nach der Sommersonnenwende wieder kürzer werden, steigt die Sexualhormonproduktion an. Sinkt der Testosteronspiegel nach der Brunft, wird das Geweih abgeworfen und beginnt sich mit den länger werdenden lichten Tagen im Frühjahr sofort wieder zu regenerieren. Werden die Tage nach der Sommersonnenwende wieder kürzer, beendet der steigende Testosteronspiegel das Wachstum und initiiert das Verfegen.
Was ist eigentlich ein ein Geweih und wie funktioniert die Geweihentwicklung beim Rothirsch?
Geweihstrukturen sind knöcherne Fortsätze des Schädels, die jedoch nicht direkt mit dem Schädelknochen in Verbindung stehen. Sie bilden sich jedes Jahr unter dem Einfluss der saisonalbedingten Konzentration des Geschlechtshormons im Blut aus den Rosenstöcken, die bei Transplantation an jeder anderen Körperstelle und sogar bei anderen Arten Geweihwachstum auslösen können. Das Geweih kann unter normalen Bedingungen bis zu 21 Prozent der Skelettmasse ausmachen, unter anormalen sogar bis zu 42 Prozent.
Unterschiedliche Entwicklung: Spießer befinden sich noch im Wachstum und können deshalb beim Geweihaufbau auf weniger Nährstoffreserven zurückgreifen als erwachsene Hirsche . ©Pixabay
Geweihentwicklung beginnt im Embryonalstadium
Schon während der Embryonalentwicklung sind die Rosenstockansätze als permanente Erweiterungen des Schädelknochens zu erkennen und gehen mit der Geschlechtsdifferenzierung des Fötus einher. Ihre eigentliche Entwicklung beginnt jedoch erst mit dem Erreichen der Pubertät mit der Produktion von Testosteron, die wiederum einsetzt, wenn ein bestimmtes Körpergewicht erreicht ist. Das Erstlingsgeweih besteht zumeist aus mehr oder weniger langen Spießen. Die Rosen, die das Geweih klar vom Rosenstock abgrenzen, entwickeln sich erst mit dem zweiten Zyklus der Geweihbildung.
Nicht einfach nur Knochen!
Die Skelettknochen, auch wenn sie starr und stabil erscheinen, sind sehr flexible, lebendige Organe, die gut durchblutet und ständig remodelliert werden. Bei Verletzungen können sie sogar heilen. Sie sind von einer sie versorgenden Haut überzogen, die auch Nerven enthält, wie jeder weiß, der sich schon mal einen Knochen gebrochen hat. Der Geweihknochen weist eine hohe Bruchfestigkeit und Schlagresistenz auf, außerdem ist er mit nur 15 Prozent Feuchtigkeit deutlich trockener als die „nassen“ Skelettknochen. Dadurch ist das Geweih allerdings äußerst stabil – bei plötzlichen Schlageinwirkungen, wie sie bei den Brunftkämpfen üblich sind, etwa sieben Mal stabiler als andere Knochen. Dazu trägt auch ein etwa zehn Prozent geringerer Aschegehalt (Gesamtheit aller vorhandenen Mineralien) gegenüber den Skelettknochen bei.
Kolbenaufbau während der Geweihentwicklung beim Rothirsch
Die Basthaut, bestehend aus Epidermis und Dermis, bildet den Knorpel, der durch Mineralstoffanlagerung zunehmend verknöchert. Die Wachstumszone liegt immer an der Kolbenspitze.
Kolbenaufbau
Der Zyklus der Geweihentwicklung beim Rothirsch
Mit sinkendem Testosteronspiegel nach der Brunft wird das Geweih im späten Winter abgeworfen, woraufhin zunächst ein Wundheilungsprozess einsetzt, bei dem der Rosenstock innerhalb weniger Tage wieder mit Haut überzogen wird. Diese Haut, der Bast also, umgibt das wachsende Geweih – beide sind reichlich mit Blutgefäßen und Nerven (damit das wachsende Geweih nicht verletzt wird) durchzogen. Die Basthaut ist Ursprungsort des mesenchymalen Gewebes, das die knorpelbildenden Zellen der Wachstumszonen des Geweihs hervorbringt. Neue Zellen werden an den Geweihenden gebildet, während sich ihre Differenzierung und Verknöcherung durch Kalzifikation von der Basis her vollzieht.
Hormonumstellung
Nach Abschluss des Längen- und Dickenwachstums, das durch die Umwandlung von Testosteron in Östrogen bestimmt wird, wird durch Mineraleinlagerungen das Geweih gehärtet. Da- durch verringert sich auch die Blutzufuhr, bis sie schließlich versiegt. Das Wachstum ist nach durchschnittlich 22 Wochen abgeschlossen, und die abgestorbene Basthaut, nun funktionslos, wird durch Verfegen abgestreift.
Der Neubeginn
Sinkt nach der Brunft durch die immer dunkler werdenden Tage der Testosteronspiegel wieder unter einen bestimmten Grenzwert, löst sich die zuvor feste Verbindung zwischen Petschaft sowie Rosenstock – das Geweih wird abgeworfen, und der Zyklus beginnt von vorn.
Bedeutende Einflüsse der Geweihentwicklung beim Rothirsch
Die Entwicklung des Geweihs hängt vor allem vom Ernährungszustand und dem Körpergewicht ab. Auf die Bildung des Erstlingsgeweihs hat daher die Mutter eines Hirschkalbs maßgeblichen Einfluss, und zwar einen deutlich größeren als die Gene des Vaters. Der Biologe Edward O. Wilson erkannte, dass man, um Säugetiere verstehen zu können, erst einmal die Milch verstehen müsse. Durch Zusammensetzung und Menge der Muttermilch wird die körperliche Entwicklung und das Wachstum in den ersten Lebensmonaten bestimmt und so die Grundvoraussetzungen für das erste Geweih geschaffen, das häufig als Indikator für die Veranlagung eines jungen Hirsches herangezogen wird. Dabei spielen nicht nur die körperliche Verfassung der Mutter während der Tragzeit, sondern auch ihr sozialer Rang und Alter eine Rolle für die Chancen eines Kalbs, mal ein kapitaler Hirsch zu werden.
Der Einfluss des Alttiers
Kaum einer hat in seinem Leben so viel Rotwild gesehen wie der schottische Berufsjäger Niall Rowentree. Mehr als 10.000 hat er selbst erlegt, und jedes Jahr führt er unzählige Jäger auf die Highlandhirsche. Er hat beobachtet, dass das Kahlwild auf der schottischen Halbinsel Ardnamurchan zwischen dem vierten und neunten Lebensjahr die besten Hirschkälber hervorbringt. Jüngere Tiere hätten häufig noch keine ausreichend hohe Sozialkompetenz, um ihrem Kalb während Trag- und Säugezeit genügend Startkapital mit auf den Weg zu geben. Er kennt auch die Bedeutung der Körpergröße der Tiere, denn kleine Alttiere brächten immer geringe Kälber zur Welt – egal wie stark der beschlagende Hirsch gewesen sein mochte. Seine Managementbemühungen für die Ernte starker Hirsche konzentrieren sich deshalb vor allem auf das weibliche Wild.
©Pixabay
Knochen aus Knochen
Rowentree hat die Erfahrung gemacht, dass eigentlich vor dem zweiten Kopf keine ernstzunehmende Aussage über den zu erwartenden Werdegang eines Schmalspießers getroffen werden kann. Wissenschaftliche Erkenntnisse aus Neuseeland geben ihm Recht. Wird noch Energie für das Knochenwachstum benötigt, steht weniger für die Geweihentwicklung zur Verfügung, und für die gewaltige Wachstumsleistung des Geweihs reicht selbst das umfangreichste, mineralstoffhaltigste Äsungsangebot (selbst bei Zufütterung) nicht aus. Um den Bedarf an Mineralien, die zum Geweihwachstum benötigt werden, zu decken, wird vor allem während der finalen Kompaktierungsphase Knochensubstanz aus den Rippen, Wirbeln sowie Becken- und Oberschenkelknochen mobilisiert, die erst nach Abschluss des Geweihwachstums wieder aufgefüllt wird. Die Resorption ist im Brustkorb am höchsten und kann während des Hauptgeweihwachstums bis zu 23 Prozent des Knochenmaterials betragen.
Knochenschwund während der Geweihentwicklung beim Rothirsch
©Hilman ET AL.
Die Abbildungen links und rechts und zeigen den Querschnitt durch eine Rippe. Links wurde während der Geweihwachstumsruhe und rechts auf dem Höhepunkt des Geweihwachstums aufgenommen. Deutlich ist der Verlust von Knochenmaterial, der zum Geweihaufbau benötigt wurde, an den dunklen Löchern zu erkennen.
Regeneration in der Feistheit
Erst während der Feistzeit im Juli und August, die auch der Regeneration dient, erhält der poröse Knochen seine Festigkeit und ursprüngliche Dichte zurück. Dieser Prozess könnte eine Erklärung für die zunehmende Geweihstärke mit den Jahren und das Phänomen des Zurücksetzens im Alter sein. Die Abläufe ähneln, sowohl optisch als auch genetisch, der Osteoporose bei Menschen, und die Regenerationsfähigkeit nimmt auch beim Rotwild im Alter ab – ein interessantes Studienfeld.
Mineralstoffe und ihre Wirkung bei der Geweihentwicklung beim Rothirsch
Es ist lange bekannt, dass die Äsung einen erheblichen Einfluss auf die Geweihentwicklung hat. Untersuchungen an Farmwild ergaben, dass sich der Gehalt der Elemente in der Äsung direkt auf die Geweihentwicklung auswirkt und sich später auch in ihrem Gehalt im Geweihknochen wiedergespiegelt findet. Welches sind aber die Äsungsbestandteile, die für das Ausbilden des knöchernen Geweihs benötigt werden?
Der Knochenaufbau
Knochenmaterial besteht zu etwa 25 Prozent aus organischen Verbindungen. Sie stellen das Grundgerüst dar, an das sich anorganische Materialien anlagern, um dem Knochen seine Festigkeit und Stabilität zu geben. Sie machen etwa 55 bis 60 Prozent aus und bestehen hauptsächlich aus Kalziumverbindungen wie Kalziumphosphat, Kalziumcarbonat, Kalziumfluorid, Kalziumchlorid, aber auch Magnesiumphosphat. Damit sind die Elemente Kalzium (65 %), Phosphor (30 %) und Magnesium (2 %) die mineralischen Hauptbestandteile der Knochen. Aber auch viele andere Elemente spielen eine nicht unerhebliche Rolle und bedingen durch ihren Anteil Wachstum und mechanische Eigenschaften des Geweihs.
©Pixabay
Spurenelement und ihre Wirkung bei der Geweihentwicklung beim Rothirsch
Kalium beispielsweile ist ein Indikator für den Wachstumsaufwand, wie spanische Wissenschaftler herausfanden. So von der Basis zur Spitze der Geweihe, der Wachstumsrichtung folgend, ist jedoch auch in den stärksten Stangen zu finden und zeigt die zunehmende Auslaugung zum Ende der Kolbenzeit hin. Je höher der Gehalt an Zink, Kalium, Eisen und Silizium ist, desto weniger Steifigkeit und Biegewiderstand weist ein Geweih auf, denn es ist poröser. Ein hoher Gehalt an Natrium und Magnesium hingegen erhöht diese vorteilhaften Eigenschaften.
Der Einfluss der Witterung
Auch die Witterung hat Einfluss auf die elementare Zusammensetzung des Geweihs. Und spanische Forschungen haben ergeben, dass die Regenmenge und die Temperaturschwankungen eines jeweiligen Jahres die Qualität und Zusammensetzung des Geweihs beeinflusst. So beobachteten die Forscher, dass es während der Brunft 2005, in dem Jahr also, in dem es Ende Januar und Anfang Februar noch einmal sehr kalt wurde, viel häufiger zu Stangenbrüchen kam als üblich, während ein Unterschied in den Wildbretgewichten nicht festgestellt werden konnte. Dies deckt sich mit den Beobachtungen vieler Rotwildkenner, die von guten und schlechten Geweihjahren sprechen.
©Flickr
Geweihproben geben Auskunft
Geweihproben aus schlechteren Jahren wiesen durchschnittlich eine geringere Dichte auf, dafür aber einen erhöhten Gehalt an Silizium und einen geringeren an Natrium. Am interessantesten aber war die Beobachtung der Wissenschaftler, dass sowohl in guten als auch in schlechten Geweihjahren solche Abwurfstangen, die Brüche auswiesen, einen geringen Gehalt an Mangan aufwiesen. Schließlich fanden sie den Zusammenhang: Silizium wird als Stressantwort auf Kälte, Dürre oder giftige Konzentrationen von Elementen wie Mangan vermehrt von Pflanzen aufgenommen und gelangt so in den Stoffwechsel der Hirsche und lässt so den Gehalt an Natrium und Mangan sinken.
Der Manganeffekt während der Geweihentwicklung beim Rothirsch
Die Forscher stellten fest, dass es viel seltener zu einem Mangel der Hauptelemente Kalzium und Phosphor kam als angenommen, denn der für das Geweihwachstum in der Äsung fehlende Gehalt wird aus den bestehenden Knochen mobilisiert. Mit dem Zur-Verfügung-stellen von Mangan ließen sich jedoch die Geweihgewichte um bis zu 30 Prozent steigern, wenn genügend Kalzium und Phosphor mit der Äsung aufgenommen wurde, um eine ausreichende Reserve in den Skelettknochen zu gewährleisten.
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