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Von der Eizelle bis zum Küken

Pinguin

Wie entsteht so ein kleines und flauschiges Küken?
- Brillenpinguin aus dem Zoo Hannover

Wie entwickelt sich ein Pinguin?


Von der Befruchtung zum Zellhaufen

Pinguin

Nach der Befruchtung und der Verschmelzung der beiden Zellkerne der Spermium- und Eizelle finden zahlreiche Zellteilungen (Furchung) und Zellbewegungen (Gastrulation) statt. Es entsteht ein organisierter Zellhaufen, in dem bereits vorprogrammiert ist, wo welche Richtung sein wird (zum Beispiel: Wo ist vorne und hinten? Wo ist der zukünftige Rücken und der Bauch?). In diesem Stadium ist auch bereits bekannt, welche Organe aus bestimmten Regionen entstehen. Wie aus diesem Zellhaufen, der zunächst gar nicht nach einem Pinguin aussieht, ein kleines Küken entsteht, soll im Folgenden erklärt werden.



Ansätze des Gehirns

Pinguin

Nach der Bildung des Neuralrohres, dem Vorläufer des Zentralnervensystems, sind bereits die ersten drei Blasen (Vorder-, Mittel- und Rautenhirn) des Gehirns sichtbar. Aus diesen drei Teilen entwickeln sich später zum Beispiel Groß- oder Kleinhirn.



Sinnesorgane, Herz und Urkeimzellen

Pinguin

Ebenfalls sehr früh in der Embryonalentwicklung bilden sich die Vorläuferstrukturen der Sinnesorgane Auge, Nase und Ohr. Beim Auge sind bereits der Augenbecher und der Ansatz der Linse zu erkennen. Auch das Herz fängt zu dieser Zeit schon an, sich zu entwickeln, allerdings ist dieses noch weit von seinem endgültigen Aufbau entfernt. Bisher besteht das Herz nämlich nur aus einem Schlauch, der eine einfache Schlaufe bildet. Das Herz muss sehr früh funktionsfähig sein, damit die Nährstoffe im Körper verteilt werden können. Des Weiteren sind die Knospe der Leber und Rudimente der Schilddrüse sichtbar sowie die Urkeimzellen vorhanden, aus denen später die Spermien oder Eizellen enstehen.



Gliedmaßen, Bauchspeicheldrüse und Sauerstoffversorgung im Ei

Pinguin

Ein wenig später sind die Anlagen der Vorder- und Hintergliedmaßen ausgebildet sowie eine kleine Schwanzknospe. Die spätere Bauchspeicheldrüse bildet sich als Ausstülpung des Darms und eine Lungen-Knospe ist zu erkennen. Im Herzschlauch sind nun deutliche Kontraktionen beobachtbar und der Herzmuskel beginnt sich zu differenzieren. Der Embryo wechselt nun langsam von seiner langgestreckten in eine U-Form, sodass sich die Schwanzknospe und der Kopf fast berühren.
Damit der Pinguinembryo mit Sauerstoff versorgt werden kann, bildet sich ein Geflecht aus kleinen Blutgefäßen nahe der Innenseite der Eierschale. Durch sehr kleine Löcher in der Schale gelangt der Sauerstoff der Luft in das Blutgefäßgeflecht und von dort aus zum Embryo.



Leber, Gallenblase und Milz

Pinguin

In der Nähe des Darms sind nun zwei Leberlappen mit Gängen entstanden, aus einem dieser Gänge stülpt sich die Gallenblase aus, auch die Milz-Anlage ist sichtbar. Die Allantois ist nun gut ausgebildet, sie ist eine Erweiterung des Enddarms und dient als eine Blase, in die der Embryo seine Abfallprodukte entsorgen kann. Der mittlere Gang der Hörschnecke ist ausgeprägt und die Ureterknospe ist angelegt, aus welcher beispielsweise der Harnleiter entsteht. In diesem Stadium sind auch schon Knorpelstrukturen erkennbar, aus denen später Knochen entstehen.



Schnabel, Flossen und Zehen

Pinguin

Jetzt wachsen die Augenlider langsam von der Oberseite beziehungsweise der Unterseite bis zur Mitte des Auges, die Nickhaut beginnt ebenfalls sich zu entwickeln. Diese soll das Auge schützen und fungiert im Wasser als Taucherbrille. Den Schnabel kann man nun als kleinen Knubbel wahrnehmen.
Mittlerweile sind auch die Gliedmaßen als solche zu erkennen. An den Vordergliedmaßen ist nun ein Ellenbogen ausgebildet und sie nehmen immer mehr die Gestalt von Flossen an. An den Hintergliedmaßen sind drei Zehen mit den dazwischenliegenden Schwimmhäuten sichtbar sowie eine kleinere, separate Zehe.



Federn und Bürzeldrüse

Pinguin

Die ersten Federn, die am Schwanz aus den Federpapillen herauswachsen, sind die sogenannten Steuerfedern. Diese unterstützen die Vögel beim Flug. Die Entwicklung der Steuerfedern könnte also ein Hinweis darauf sein, dass Pinguine von flugfähigen Vögeln abstammen.
Auf dem inzwischen stark verlängerten Schnabel sind Nasenlöcher zu sehen. Das Innenohr ist mit der Hörschnecke und dem Gleichgewichtsorgan gut entwickelt. Das Herz weist nun die vier Kammern, zwei Vor- und zwei Hauptkammern, sowie die Taschenklappen auf. Am Schwanz hat sich die Bürzeldrüse gebildet, die eine fettige Substanz absondert, welche der Pinguin mit seinem Schnabel später auf dem Gefieder verteilt. Dadurch ist das Gefieder dann wasserabweisend und kann weiterhin als Isolator wirken.
Bisher sind aber noch keine weiteren Federn zu erkennen, lediglich Federpapillen, die kleine pickelartige Erhöhungen auf der Haut darstellen, haben sich am Hinterkopf herausgebildet. Eine kurze Zeit danach kann man sie auch am Rumpf, an den Flügeln und an den Beinen finden. Wenig später bilden sich Daunenfedern zunächst am Schwanz, dann am restlichen Körper, kurz darauf findet auch die Färbung der Federn statt.



Bereit machen zum Schlüpfen!

Pinguin

Der Dottersack wird mit fortschreitender Entwicklung immer kleiner, da der Embryo aus diesem seine Nährstoffe bezieht. Am Ende wird der Dotter vollständig vom Embryo aufgebraucht. Da nun keine Nahrung mehr vorhanden ist, wird es Zeit zu schlüpfen. Das kleine Pinguinküken pickt nun gegen die Eierschale. Diese kraftaufwändige Tätigkeit wird von einem Eizahn an der Schnabelspitze und von kurzzeitig verfügbaren Muskeln im Nacken unterstützt.
Der Schlüpfvorgang dauert bei Adeliepinguinen zwischen 15 und 36 Stunden.

Insgesamt verläuft die Embryonalentwicklung des Pinguins im Vergleich zum normalen Haushuhn deutlich langsamer. Hühnerküken schlüpfen ungefähr nach 21 Tagen, während Pinguine der Gattung Pygoscelis (Adelie-, Esels- und Zügelpinguin) 35-38 Tage benötigen, die Brutzeit der Kaiserpinguine beträgt sogar ungefähr 64 Tage.


Eindrucksvolle Bilder der Embryonen in verschiedenen Stadien sind zum Beispiel in der Publikation von T. W. Glenister zu sehen, die du dir auf folgender Seite kostenlos herunterladen kannst: http://nora.nerc.ac.uk/511121/ (NERC Open Access Research Archive, NORA).


Weitere interessante Fakten

  • Das Ei wird von dem männlichen Kaiserpinguin in der sogenannten Bruttasche zwischen seinen Beinen gewärmt. Hier wachsen keine Federn, sodass das Ei direkt an der Haut anliegt. Wenn die Temperatur im Ei einmal absinkt, setzt das Ei kleine Stickoxid-Bläschen frei. Sensoren in der Bruttasche können dieses Gas registrieren und der Vater reagiert darauf, indem er seine Körpertemperatur erhöht. Das Ei hat also ein eigenes Warnsystem entwickelt, das die Überlebenschancen des Kükens erhöht.


  • Das Hämoglobin, welches für den Sauerstofftransport im Blut verantwortlich ist, hat im Pinguinblut eine deutlich höhere Affinität für Sauerstoff als beim Menschen. Der Pinguin kann so also mehr Sauerstoff aufnehmen und länger speichern. Diese Gegebenheit ermöglicht dem Pinguin, länger unter Wasser bleiben zu können, denn er muss so nicht ständig auftauchen, um zu atmen.


  • In einem späteren Entwicklungsstadium fängt der Embryo an, die Eischale zu fressen. So nimmt sein Körper Calcium auf und der Knochenaufbau wird unterstützt. Pinguine haben stabile und dichte Knochen entwickelt. Die flugfähigen Vögel hingegen haben luftgefüllte Knochen, diese würden jedoch bei den Pinguinen beim Tauchen aufgrund des hohen Wasserdrucks brechen.

Weiterführende Information:

Das Ei: Diese Seite erklärt, wie das Ei aufgebaut ist, welche Unterschiede es zwischen der menschlichen und Vogel-Eizelle gibt und wie die Befruchtung abläuft.

Furchung, Gastrulation und Neurulation: Genauere Beschreibungen der zellulären Vorgänge in diesen Entwicklungsabschnitten.


Quellen:

Dokumentation "Das Wunder des Lebens" (2007), National Geographic Wild
Herbert, C., 1967. A timed series of embryonic developmental stages of the Adélie Penguin (Pygoscelis adeliae) from Signy Island, South Orkney Islands
Glenister, T. W., 1954. The Emperor Penguin, II. Embryology. F.I.D.S Scientific Reports: No. 10