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Displacement experiments to investigate the orientation and navigation abilities of the common toad Bufo bufo

Pail, Markus (2013) Displacement experiments to investigate the orientation and navigation abilities of the common toad Bufo bufo.
Diplomarbeit, University of Vienna. Fakultät für Lebenswissenschaften
BetreuerIn: Gollmann, Günter

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DOI: 10.25365/thesis.29920
URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-29882.59688.540863-4

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Abstract in English

Since about 40 years it is known that animals use the earth´s magnetic field for long distance orientation. The first experiments were made with birds and although magnetoreception was found in other animal groups such as amphibians, reptiles and even micro-organism and mushrooms most of the data is only from birds. There are already studies to the orientation behaviour of amphibians but compared to the research on birds only little is known. To many species such as the common toad (Bufo bufo) only a few studies exist although it is mostly known for its migration behaviour. The earth´s magnetic field provides two non parallel components, the inclination and the field intensity, true navigation with only the help of the magnetic field is possible. Studies showed that changes in the magnetic field influenced the toads orientation behaviour and therefore it is assumed that toads, similar to birds, use the magnetic field as clue for orientation. In this work arena experiments were carried out to investigate if toads were able to orient homewards after a displaced up to three kilometres and with only the magnetic field and celestial clues available. The toads were tested in a visually symmetrical arena with a diameter of 121 cm and the walls were 60 cm high. The toads were placed in the middle of the arena under a clay pot which was lifted four minutes later. The toads had ten minutes for orientation and to reach the wall of the arena. During the experiments they were filmed with an infra-red camera and the videos were later evaluated. The amphibian magnetoreceptor may be light depended and so they might need time for recalibration after displacement. Therefore the toads were kept four days at the testing site. After four days they were tested again if they are able to orient homewards. The experiments were carried out at two different locations approximately three kilometres away from their home pond. The experiments alternated every two days between the two testing sites to ensure that the migration motivation in both groups were about the same. The two testing sites ensured that the orientation homewards is not by chance. The toad were unable to orient homewards under the experimental conditions and the distribution could not be distinguished from an uniformly distribution neither the day they were caught nor four days later. There was a weak but not significant tendency to keep the migration direction.

Schlagwörter in Englisch

True Navigation / magnetic orientation / amphibian / magnetic map hypothesis / arena

Abstract in German

Seit etwa 40 Jahren ist bekannt, dass Tiere das Erdmagnetfeld als Orientierungshilfe benutzen um sich über längere Distanzen zu orientieren. Die ersten Versuche wurden mit Vögeln gemacht und obwohl Magnetorezeption auch in anderen Tiergruppen von Amphibien, Reptilien bis zu Mikroorganismen und Pilzen gefunden wurde, sind die meisten Daten lediglich zu Vögeln bekannt. Zum Orientierungsverhalten von Amphibien gibt es bereits seit längerem Studien doch ist im Vergleich zu Vögeln nur sehr wenig über deren Magnetsinn bekannt. Zu vielen Arten wie z.B. der Erdkröte gibt es fast keine Studien dabei ist die Erdkröte (Bufo bufo) aber gerade wegen ihres auffälligen Wanderverhaltens bekannt. Da das Erdmagnetfeld zwei nicht parallele graduelle Komponenten, die Feldstärke und die Inklination, aufweist, ist echte Navigation nur mit Hilfe des Magnetfeldes möglich. Verschiedenste Studien konnten zeigen, dass Veränderungen des Magnetfeldes einen Einfluss auf das Wanderverhalten der Erdkröte haben und daher ist anzunehmen, dass sie ähnlich den Zugvögeln das Magnetfeld der Erde als Orientierungshilfe benutzen. In dieser Arbeit wurde mittels eines Arena-Versuches getestet ob Erdkröten sich nach einer Verfrachtung von rund drei Kilometern nur mit Hilfe des Magnetfeldes und freier Sicht auf den Himmel wieder in Richtung ihres Heimatgewässers orientieren können. Dazu wurden Kröten in einer optisch symmetrischen Arena mit 121 cm Durchmesser und 60 cm Wandhöhe getestet. Die Kröten wurden in die Mitte der Arena unter einem Tontopf gesetzt und nach vier Minuten wurde dieser in die Höhe gezogen. Die Tiere hatten daraufhin 10 Minuten Zeit sich zu orientieren und die Wand der Arena zu erreichen. Während des Versuches wurden sie mittels einer Infrarot Kamera gefilmt und die Videos später ausgewertet. Da die Vermutung besteht, dass der Magnetrezeptor bei Amphibien Lichtabhängig ist, brauchen sie nach der Verfrachtung möglicherweise einige Zeit um sich auf ihrer inneren Landkarte neu zu orientieren. Daher wurden die Kröten nach den Versuchen vier Tage an den jeweiligen Versuchsstandorten gehalten. Nach vier Tagen wurden sie ein zweites mal getestet ob sie sich in Richtung des Heimatgewässers orientieren können. Die Test wurden abwechselnd an zwei verschiedenen Standorten jeweils ca. drei Kilometer entfernt vom Laichgewässer durchgeführt wobei immer alle zwei Tage zwischen den Standorten gewechselt wurde. Durch den Wechsel der Standorte konnte sichergestellt werden, dass die Wandermotivation in beiden Versuchsgruppen die selbe ist und dass, wenn sie eine Orientierung in Richtung Heimatgewässer aufweisen diese nicht zufällig zustande gekommen ist. Die Kröten waren nicht fähig sich in der Arena zu orientieren und die Verteilung konnte nicht 20signifikant von einer zufälligen unterschieden werden weder am selben Tag an dem sie gefangen wurden noch vier Tage später. Es konnte eine Tendenz zur Beibehaltung der Wanderrichtung beobachtet werden, diese war jedoch nicht signifikant.

Schlagwörter in Deutsch

Echte Navigation -1/ magnetische Orientierung -2/ Amphibien-3/ Arena -4/

Item Type: Hochschulschrift (Diplomarbeit)
Author: Pail, Markus
Title: Displacement experiments to investigate the orientation and navigation abilities of the common toad Bufo bufo
Umfangsangabe: 23 S. : Ill.
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Lebenswissenschaften
Publication year: 2013
Language: eng ... Englisch
Supervisor: Gollmann, Günter
Assessor: Gollmann, Günter
Classification: 42 Biologie > 42.82 Amphibia, Reptilia
AC Number: AC11143630
Item ID: 29920
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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