Timing is everything: Chronobiologie der Vögel
 Timing is everything: Chronobiology of birds

Mich faszinieren ganz besonders die inneren Uhren und Kalender, die in uns und in so ziemlich allen anderen Organismen ticken. Am liebsten untersuche ich diese Thematik an Vögeln.

Um die Bedeutung der inneren Uhren und ihre wohl universelle Verbreitung zu verstehen, muss man sich zunächst bewusst machen, in welchem Maß unsere Lebens-/Umwelt von geophysikalischen Zyklen wie der Erdrotation und dem Sonnenjahr beeinflusst ist. Eine Wiese ist beispielsweise ein anderer Lebensraum am Morgen, Mittag und in der Nacht, und im Sommer im Vergleich zum Winter. Wichtige Umweltfaktoren wie Licht, Temperatur und Nahrungsverfügbarkeit verändern sich in den meisten Lebensräumen massiv über den Jahres- und Tageslauf. Organismen, und so auch Vögel, passen sich diesen Zyklen durch Veränderungen im Verhalten, in der Physiologie und in der Morphologie an. Dass diese Veränderungen aber oft nicht allein Reaktionen auf die Umwelt darstellen, lässt sich experimentell zeigen. Wenn Organismen von allen zeitlichen Informationen abgeschirmt werden, antizipieren sie dennoch erwartete Veränderungen und setzen viele Prozesse rhythmisch fort. Sie folgen dann inneren, circadianen Uhren und oft auch inneren, circannuellen Kalendern.

Wir wissen inzwischen, dass hohe Prozentsätze aller Gene rhythmisch exprimiert werden. Biologische Uhren und Kalender funktionieren dabei als ererbte Programme, die nicht starr, sondern auf ein Zusammenspiel mit Umweltfaktoren ausgelegt sind. Beispielsweise spielt Information über Lichtverhältnisse eine entscheidende Rolle für das „Stellen“ der Uhr. Während physiologische und genetische Mechanismen der Uhr am effektivsten an klassischen Labormodellen erforscht werden können, eignen sich Vögel hervorragend für Untersuchungen, die den adaptiven Wert von inneren Uhren klären wollen, und für eine nähere Bestimmung des Verhältnisses zwischen Umwelt und Zeitprogramm.

Korrektes zeitliches Verhalten unterscheidet sich erheblich zwischen verschiedenen Arten. Dies bedeutet, dass Uhren und Kalender präzise abgestimmt werden auf spezifische Lebensbedingungen und auf für eine Population jeweils relevante Umweltfaktoren. "Zeitmanagement" der Vögel ist angesichts der immer rasanteren Umweltveränderungen keine einfache Aufgabe.

Meine Forschungsleidenschaft - Chronobiologie und Ornithologie – habe ich früh entwickeln können, als ich schon als Schülerin im Rahmen von Praktika am Max-Planck-Institut für Verhaltensphysiologie mithelfen durfte. Dort habe ich auch die Schönheit und Intensität von wissenschaftlichen Diskussionen in der Arbeitsgruppe und mit vielen internationalen Gästen zu schätzen gelernt. Der frühe Einstieg in die Thematik und der anhaltende Kontakt zum MPI haben mir dann auch entscheidend weitergeholfen, als ich mich nach Ende meines Grundstudiums in der Mutterrolle fand. Die entdeckte Freude an der Wissenschaft hat mir geholfen, auch harte Zeiten, z.B. mangelnde Kinderbetreuung und Prüfungsvorbereitung mit drei Kleinkindern, durchzuhalten und meinen Weg in Richtung Forscherzukunft stetig weiterzugehen. Das im Rahmen der Praktika gewonnene Vertrauen besonders auch meines späteren Doktorvaters Eberhard Gwinner hat dann unkonventionelle Möglichkeiten eröffnet, den Spagat zwischen Familie und Doktorarbeit glücklich gelingen zu lassen. Der tragische Tod von Eberhard Gwinner kurz nach meiner Promotion und die anstehende Schließung der Abteilung waren dann enorme Herausforderungen, bei deren Überwindung mir die Otto-Hahn-Medaille entscheidend geholfen hat.

Inzwischen forsche und lehre ich im Rahmen des Margarete-von-Wrangell-Programms an der Universität Konstanz in Verbindung mit dem Max-Planck-Institut für Ornithologie in Radolfzell und stehe kurz vor der Einreichung meiner Habilitation. Meine Forschungsthematik, die spannende Entwicklung von neuen Methoden und der interdisziplinäre Dialog über die Bedeutung von „Zeit“ für unser Leben sorgen dafür, dass ich trotz aller Hürden mit unvermindertem Enthusiasmus den wissenschaftlichen Weg weiterverfolge.


I’m fascinated by the internal clocks and calendars that are continuously ticking inside our bodies, as well as in those of pretty much all other organisms. My favourite model organisms for studying this topic are birds.

To truly understand the importance of internal clocks and their ubiquitous occurence among organisms, one first has to become aware of the extent to which our environment is affected by geophysical cycles, such as the rotation of earth or the solar year. A meadow for example is a different environment in the morning, at midday or at night, and in summer compared to winter. In most habitats, important environmental factors such as light, temperature, and food availability fluctuate considerably over the course of a day and throughout the year. Like all organisms, birds are adapting to these cycles by changing their behaviour, physiology and morphology. But often such changes are not merely direct responses to changing environmental factors. If organisms are experimentally deprived of all temporal information, they nonetheless anticipate expected environmental cycles and continue to show rhythmic changes in many processes. This indicates that they have internalized “time” by endogenous, biological clocks on a circadian and often also circannual time-scale.

Research has shown that high proportions of genes are expressed in rhythmical patterns. Biological clocks are inherited programs but rather than being rigid time-pieces, they function in interaction with environmental factors. For instance, information on light conditions is crucial for setting the internal clock. While classical laboratory model species are most efficient for examining physiological and genetic mechanisms, birds are excellent study organisms for investigating the adaptive value of clocks and the balance between environment and programmed temporal behaviour. Species differ greatly in schedules of optimal timing. Therefore, circadian and circannual rhythms are fine-tuned to the specific life styles and environmental conditions to which a population is exposed. In view of progressively faster environmental change, “time management” is not an easy task for birds.

My enthusiastic interest in chronobiology and ornithology is based on very early research experiences as a high school student during internships at the Max Planck Institute for Behavioural Physiology. This gave me the opportunity to appreciate the beauty and intensity of scientific discussion, both inside the research group and in thought exchange with visiting researchers from around the world. Such early exposure and fascination with a scientific theme, as well as close contact to researchers at the Max Planck Institute, became of crucial importance when I found myself becoming a young mother during the course of my university education. The passion for science and the support by colleagues has helped me to continue steadily on my track towards a research career, rather than get discouraged by difficult times, for instance when it was impossible to find adequate childcare or when I was preparing to take my exams while having to look after three toddlers. The mutual trust that had been built during repeated internships provided the basis for sometimes unconventional, but highly successful solutions to the challenge of balancing family life and research. I’m particularly grateful to my “Doktorvater”, the former Director of our institute, Eberhard Gwinner, for his outstanding openness in support of a “non-linear” scientific career. Soon after my dissertation, the tragic death of Eberhard Gwinner and the subsequent closing of his department were massive challenges. During the subsequent, difficult times, “surviving” in the research world was considerably facilitated by the Otto Hahn medal which I had received for my Ph.D. work.

At present, I’m fellow in the Margarethe-von-Wrangell program: I work as researcher and lecturer at Konstanz University and the Max Planck Institute for Ornithology in Radolfzell and am in the process of finalizing my “Habilitation”. Fascination with my research field, exciting developments of new methods and an intriguing interdisciplinary discourse about “time” and its relevance for our lives continue to be a well of fresh enthusiasm and help me pursue a scientific track despite all obstacles.