Das faszinierende Wunder des Vogeleis

Ein bisschen pathetisch war er schon, der US-Autor und Bürgerrechtler Thomas Wentworth Higginson. Aber vielleicht hat er ja Recht. „Müsste ich unter Androhung der Todesstrafe die per-
fekteste Hervorbringung des Universums benennen, würde ich mein Schicksal auf das Ei eines Vogels verwetten“, schrieb er 1862 in einem Essay.

Nicht nur Schriftsteller sind seit jeher fasziniert vom Vogelei – einem Mini-Lebensraum, der in vielen Farben, Formen und Mustern alles bietet, um spätere Flugkünstler hervorzubringen. Sammler bezahlen horrende Summen für Eier seltener Spezies, und manchmal gehen sie sogar für ihre häufig illegale Leidenschaft ins Gefängnis.

In der Zoologie widmet sich eine eigene Teildisziplin, die Oologie, allein dem Äußeren des Vogeleis, Biologen erforschen das Innere – und dennoch sind viele Rätsel um das Wunder ungelöst, das Vögel in die Welt bringt. Zu Ostern einige erstaunliche Fakten rund um das Vogelei.

Kleine Vögel, große Gelege

Wie viele Eier ein Vogel legt, schwankt je nach Art stark. Eine Grundregel lautet: Je kleiner eine Spezies und je geringer die Lebenserwartung, desto mehr Eier legt sie, und desto früher beginnt sie zu brüten. Die einfache Logik dahinter lautet: Vögel legen so viele Eier, wie sie für das Überleben ihrer Art brauchen. Die kurzlebige Blaumeise zieht bis zu 15 Junge in einer Brut auf und beginnt schon im Alter von einem Jahr mit der Fortpflanzung. Hochseevögel wie der Eissturmvogel mit einer Lebenserwartung von 40 Jahren legen nur ein Ei und beginnen erst mit neun –nmanchmal auch erst 16 – Jahren mit der Fortpflanzung.

Die Größe der Gelege schwankt oft auch extrem mit dem Nahrungsangebot in einer Brutsaison. Ist der Tisch reichlich mit Raupen und Insekten gedeckt, legt derselbe Vogel mancher Art dreimal so viele Eier wie in mageren Zeiten. Eulen und einige Greifvögel passen die Zahl ihrer Eier automatisch an die periodischen Vermehrungszyklen von Mäusen oder Lemmingen an: In Mäusejahren hat das Gelege einer Sumpfohreule bis zu 14 Eier, in Mangeljahren nur wenige, oder die Brut fällt sogar komplett aus.

Eier legen, aber wann?

Die meisten Singvögel wie Feldlerchen oder Nachtigallen legen ihre Eier bald nach Sonnenaufgang. Damit vermeiden sie, das zur Körpergröße relativ große und schwere Ei tagsüber mit sich
herumtragen zu müssen.

Kuckucke legen ihre Eier immer nachmittags, weil ihre als Pflegeeltern ausgekundschafteten Wirtsvögel ja am frühen Morgen gelegt haben und nachmittags auf Nahrungssuche sind.

So minimiert der Kuckuck das Risiko, entdeckt zu werden. Als Anpassung an die viel kleineren Wirtsvögel haben Kuckucke zudem disproportional kleine Eier, sodass auch
der Transport eine weniger große Bürde ist.

Gewichtsrekorde

Die kleinste Vogelart der Erde, die Bienenelfe, legt auch die kleinsten Eier. Nur 6, 3 Millimeter messen die Eier dieses auf Kuba lebenden Kolibris bei einem Gewicht von nur einem halben
Gramm.

Das Ei des kleinsten Vogels in Deutschland, des Wintergoldhähnchens, bringt immerhin 0, 78 Gramm bei einer Länge von 13, 6 Millimetern auf die Waage. Regelrechte Schwergewichte sind dagegen schon Zaunkönigeier mit 1, 3 Gramm Gewicht.

Das schwerste Vogelei der Welt stammt vom Strauß und wiegt bei 15 Zentimetern Länge etwa 1, 5 Kilogramm. In unseren Breiten ist das Ei des Höckerschwans mit über 300 Gramm und einer Länge von 11, 5 Zentimetern das schwerste und größte Vogelei.

Schnecken zu Schalen

Kurz vor dem Eierlegen stellen Vogelweibchen ihr Verhalten und ihre Nahrung radikal um. Verwegene Flugjäger wie die Habichtweibchen sitzen plötzlich nur herum und lassen sich von ihrem Partner füttern. Jedes Verletzungsrisiko und damit eine Schädigung der Eier wird mit großer Disziplin vermieden. In dieser Zeit brauchen die Vogelweibchen aber auch viele Nährstoffe, die sonst keine wichtige Rolle spielen, vor allem Kalzium für die Eierschalenproduktion. Besonders Vogelarten, die viele Eier legen, stellt das vor große Herausforderungen – und ohne ausreichend Kalzium fangen einige Vogelarten gar nicht erst zu brüten an.
Die Blaumeise etwa legt oft mehr als ein Dutzend Eier. Sie braucht dazu mehr Kalzium, als in ihrem gesamten Skelett vorhanden ist. Wie andere Vogelarten auch, stellt sie daher ihre Ernährung kurz vor dem Legen um.

Besonders in den Abendstunden kann man deshalb im Frühling Meisen oder Goldhähnchen dabei beobachten, wie sie im Garten Schneckengehäuse abknabbern, um an den benötigten Rohstoff zu gelangen.

Brutvögel der Arktis knabbern an Knochen und Zähnen von Lemming-Skeletten, die Beute von Raubmöwen waren, oder sie picken sich diese aus den Gewöllen mit den nicht verdaulichen Überresten der Beutetiere, die Greifvögel und Möwen nach dem Verzehr ausspeien. Der Appetit auf solche Leckerbissen überkommt die Vögel vor allem gegen Abend. Denn so wird der wertvolle Rohstoff „just in time“ aufgenommen, damit er dem Körper während der nächtlichen Eierherstellung zur Verfügung steht.

Eine Form für jeden Zweck

Obwohl sie alle dem einen Zweck dienen, dem Embryo ein gutes Zuhause zu sein, haben Eier schier unendlich viele verschiedene Formen, Sprenkel und Farbtöne.

Farbe und Maserung lassen sich damit erklären, dass sie der Tarnung vor Feinden und der Erkennbarkeit für die eigenen Eltern dienen. Höhlenbrüter wie Spechte haben weiße Eier, weil sie keine Tarnung brauchen. Aber warum legen Eulen kugelförmige Eier, Kolibris hingegen elliptische und Seevögel häufig kegelförmige Eier? Die Theorien sind so zahlreich wie die Formen. Einige Forscher gehen davon aus, dass bestimmte Eiformen dem Embryo je nach Niststätte eine bessere Sauerstoffversorgung ermöglichen. Oder sie sind schlicht stabiler.

Gute Flieger, schnittige Eier?

Vor einigen Jahren machten US-Forscher mit einer neuen Theorie Furore in Wissenschaftskreisen. Sie verglichen die Formen von 50 000 Eiern von mehr als 1400 Vogelarten und kamen zu dem Schluss, dass es einen Zusammenhang zwischen der Eiform und den Flugkünsten der jeweiligen Art gibt. Je besser eine Spezies fliegen kann, desto asymmetrischer oder elliptischer ihre Eier, so die These. Die Erklärung dazu: Gute Flieger brauchen einen besonders stromlinienförmigenKörperbau. Damit Eier aber durch den bei dieser Körperbauweise engeren Eileiter des Vogelweibchens passen, müssen sie entsprechend geformt sein.

Birnenform gegen das Abstürzen

Andere Forscher bezweifeln diese Theorie und sehen im Brutverhalten und dem Brutstandort wichtigere Gründe für die Entwicklung der Eiform: Seevögel etwa, die ohne Nest, dicht an dicht auf kleinsten, oft abschüssigen Felsvorsprüngen ihre Eier ablegen, bilden birnenförmige Eier aus. Dies verhindere, dass die Eier die Klippe hinabstürzten, wenn gerade kein Elternvogel aufpasst oder es mal wieder zu dichtem Gedränge mit den Nachbarn komme, glauben britische Forscher.

Chemie im Bauch

Vogeleier sind auch immer ein Spiegel der Umweltverschmutzung. Das Insektenvernichtungsmittel DDT brachte in den 1970 er-Jahren viele Vogelarten an den Rand des Aussterbens. Die Chemikalie hatte die Eierschalen so dünn werden lassen, dass sie zerbrachen, sobald sich ein Vogel zum Brüten darauf niederließ. DDT ist nach seinem weltweiten Verbot Geschichte und viele Vogelarten wie Wanderfalke und Seeadler erleben seitdem einen ungeahnten Aufschwung.

Andere Umweltgefahren bedrohen Vogeleier bis heute, Plastik zum Beispiel. Erst vor Kurzem wurden an einem der entlegensten Brutplätze der Erde in der kanadischen Arktis in Eiern von Eissturmvögeln, einer möwengroßen Hochseevogelart, Plastikchemikalien nachgewiesen. Forscher vermuten, dass die Stoffe, Weichmacher für die Verschlüsse von Plastikflaschen, in die Körper der Vogelweibchen gelangen. Viele Meeresvögel fressen Plastik, weil sie es für natürliche Nahrung halten.

Die verschluckten Teile lassen sich aber nicht verdauen und sind zu groß zum Ausscheiden. Sie bleiben oft in den Mägen der Vögel, wo es zur Freisetzung der Chemikalien durch die Magensäfte kommt. Der in den Vogeleiern nachgewiesene Chemikalienmix wird in Verbindung gebracht mit Stoffwechselerkrankungen und Fruchtbarkeitsproblemen.

Auch der durch die Luftverschmutzung entstandene saure Regen verätzte in den 1980 er-Jahren nicht nur historische Hausfassaden oder setzte den Bäumen zu. Niederländische Wissenschafler fanden heraus, dass der damals festgestellte Meisenschwund eine indirekte Folge des sauren Regens war. Dieser führte zu einem Schneckensterben und damit zu einem akuten Rohstoffmangel bei der Eiproduktion der Meisen.

Sauerstoff-Versorgung

Auch Vogelembryos müssen atmen. Deshalb sind Vogeleier nicht hermetisch dicht, sondern werden von Hunderten, manchmal Tausenden hauchdünner Porenkanäle durchzogen. Sie verbinden die Oberfläche des Eis mit dem Inneren. Ihre Zahl hängt von der Größe einer Vogelart ab. Ein großes Emu-Ei hat 30 000 Porenkanäle, während das Ei eines Zaunkönigs mit 300 auskommt.
Ein solcher Zaunkönig-Porenkanal hat einen Durchmesser von einem 3000 stel eines Millimeters. Durch diese Luftschächte gelangt Sauerstoff ins Innere, und Kohlendioxid wird nach außen ausgeschieden.

Auch der Wasserdampf, der bei der Nahrungsaufnahme des Embryos aus dem Eidotter entsteht, entweicht über die Poren. Dabei können die Vogelweibchen Größe und Zahl der Porenkanäle in ihren Eiern sogar individuell an die aktuellen Umweltgegebenheiten anpassen. In höher gelegenen Gebieten, wo luftdruckbedingt weniger Gase aus dem Ei austreten, produziert ein und dasselbe Vogelweibchen Eier mit weniger und kleineren Poren als im Tiefland, das zeigten Experimente mit Hühnern. Vögel müssen also in der Lage sein, den Luftdruck in irgendeiner Weise zu messen und diese Information anschließend physiologisch umzusetzen.

Brandmauern

Eier haben kein Immunsystem, das den Embryo vor Mikroben wie Viren, Pilzen oder Bakterien schützt. Stattdessen gibt es zwei Hauptverteidigungslinien gegen die mikrobiologische Gefahr.
Die erste Firewall befindet sich außen auf dem Ei in Form einer feinen Oberhaut, der sogenannten Kutikula. Sie soll das Eindringen von Mikroben in die Porenkanäle verhindern. Vogelarten mit einer trockenen und damit hygienischen Nestumgebung haben keine Kutikula auf den Eiern. Dazu zählen viele Singvögel. Vermutet wird, dass dies an dem geringeren Infektionsrisiko liegt.
Als weitere Brandmauer befindet sich an der Unterseite der Eierschale im Ei-Inneren eine Membran, die mit einer ultrafeinen Maschenstruktur wie ein Netzfalle gegen Bakterien wirkt. Die EiMembran ist bei Arten mit besonders mikrobenbelasteter Umwelt, wie einigen Seevögeln wie den Kormoranen, die ihre Eier auf kotverschmierten Felsvorsprüngen legen, besonders dick, wahrscheinlich als verstärktes Abwehrschild.

Selbstgemachtes Antibiotikum

Der Wiedehopf färbt seine Eier erst nach Ostern. Wenn die Weibchen im Mai ihre Eier in einer Baumhöhle legen, sind diese milchig grau. Doch das ändert das Weibchen rasch. Sie beschmiert die Eier solange mit einem Sekret, das sie in ihrer Bürzeldrüse auf dem Unterrücken produziert, bis diese schmutzig-bräunlich sind. Mit dem Sekret aus der Bürzeldrüse, die sie mit dem Schnabel gut erreichen können, pflegen Vögel üblicherweise ihr eigenes Gefieder.

Es enthält wasserabweisende und antibakterielle Stoffe. Wiedehopfe setzen das Sekret aber auch zum Schutz ihrer Eier ein. Denn diese haben keine äußere antibakterielle Schutzschicht und wären ohne zusätzliche Imprägnierung den Angriffen von Viren oder Bakterien schutzlos ausgesetzt.

Spanische Wissenschaftler haben nachgewiesen, dass das Wiedehopf-Sekret eine äußerst starke antibiotische Wirkung hat. Damit die Flüssigkeit auf den Eischalen hält, haben Wiedehopf-Eier im Unterschied zu Eiern anderer Arten auf der Schalenoberfläche zahlreiche Mini-Gruben, in denen sich das Sekret sammeln kann.

Forscher wiesen experimentell nach, dass der Bruterfolg der Wiedehopfe umso größer war je dichter der Schutzschild aus antibiotischem Drüsensekret aufgetragen wurde.

Fußheizung

Ein Ei kann sich nicht selbst warm halten, das müssen die Vogeleltern übernehmen. Die optimale Bruttemperatur ist etwa die menschliche Körpertemperatur von rund 37 Grad. Um diese
über mehrere Wochen hinweg zu garantieren, setzen vor allem kleine Singvögel erst einmal auf ein gut isoliertes Heim. Vogelnester sind oft dichtgewebte Kunstwerke mit dicken Wänden aus Moos, Flechten und Spinnweben, die im Inneren noch mit Federn gepolstert und isoliert werden.

Das flauschigste Nest allein reicht aber nicht aus. Den Vogelmüttern, manchmal auch den Vätern, fallen kurz vor dem Legen einige Federn des Bauchgefieders aus und es entsteht ein
nackter Brutfleck. Dieser ermöglicht die Wärmeübertragung direkt von der Vogelhaut auf das Ei. Die Direktverbindung erlaubt den Eltern auch das Messen der Temperatur und damit ihre Regulierung.

Wie wärmt ein Vogel ein DutzendEier, wenn er nur so groß ist wie zwei Fingernägel breit sind?

Vor einem besonderen Problem steht das Wintergoldhähnchen. Es ist so klein, wie zwei Fingernägel breit sind, und wiegt so viel wie ein Teelöffel Zucker: Das Vögelchen kann mit seinem Körper unmöglich alle seine oft zehn oder zwölf Eier bedecken. Sein Trick: Während des Brütens pumpen die Goldhähnchen verstärkt Blut in ihre Beine, die sie dann wie Heizkörperchen um die Eier legen. Geübte Beobachter können das sehen. Kommt ein Weibchen frisch vom Gelege, hat es hellrot durchblutete Beine. Brütet es dagegen nicht, sind sie bräunlich-gelb. Messungen haben ergeben, dass Goldhähnchenbeine beim Brüten 41 Grad warm sind, nach zehn Minuten Abwesenheit vom Nest aber nur noch normale 36 Grad.

Eine weitere Variante haben die Kaiserpinguine entwickelt: Sie brüten das Ei unter dem dichten Bauchgefieder auf den Füßen aus – mitten im antarktischen Winter.

Sicherheitssignatur

Für viele Singvogelarten ist der Kuckuck die größte Gefahr. Wird das Kuckucksei nicht erkannt, bedeutet das den sicheren Tod für die eigene Brut, denn die kleinen Kuckucke werfen gleich
nach dem Schlüpfen andere Eier wie auch Geschwister aus dem Nest, um die Fürsorge der unfreiwilligen Pflegeeltern zu genießen. Dass Kuckucksweibchen ihre Eier der Färbung ihrer
jeweiligen Wirtsvogelart täuschend echt nachahmen, ist seit Langem bekannt. Erst vor einigen Jahren gelang Forschern aber der Nachweis, dass die Opfer mit eigenen Anpassungen in diesem evolutionären Wettrüsten zurückschlagen. Sie untersuchten mit einer Mustererkennungs-Software hunderte von Vogeleiern und fanden heraus, dass Vögel eine Art persönliche Handschrift für ihre Eier entwickelt haben, um Kuckuckseier schnell zu erkennen. Je häufiger eine Art Opfer von Kuckucken wird, desto komplexer sind die Muster auf der Schale, ähnlich den Sicherheitssignaturen auf Banknoten, die kaum nachzumachen sind.

Einer werden immer identischer, um dem Kuckuck das Leben schwer zu machen

Andere Kuckucks-Opfer entwickelten im Laufe der Evolution die Strategie, möglichst identische Eier zu legen, um jede Abweichung erkennen zu können. Eine dritte Strategie besteht darin, dass sich die Eier der verschiedenen Weibchen derselben Vogelart in einer Region äußerst stark voneinander unterscheiden, damit der Kuckuck mit seiner Anpassung an eine durchschnittliche Eifärbung schiefliegt.

Passwort von Mama

Wenn ein Kuckuck-Küken erst einmal geschlüpft ist, können die Wirtseltern es meist nicht mehr von den eigenen Jungen unterscheiden und versorgen es hingebungsvoll bis zur Erschöpfung.
Anders ist das bei den australischen Prachtstaffelschwänzen, kleinen, agilen Singvögeln. Sie lassen häufig ihre Nester im Stich, wenn sich darin ein Kuckucksjunges befindet. Neugierig geworden, wie sie das schaffen, überwachten Forscher Nester der Singvögel – und fanden heraus, dass die Weibchen während des Brütens singen; ein ungewöhnliches Verhalten,
schließlich dient der Gesang in der Vogelwelt üblicherweise der Partnerwerbung oder der Revierabgrenzung. Adressat der jeweils nur zwei Sekunden langen, aber mit 19 verschiedenen Elementen sehr komplexen Gesänge sind dabei weder Partner noch Reviernachbarn, sondern die ungeschlüpften Embryos. Der Gesang für den Nachwuchs beginnt stets am neunten Tag des Brütens und hält bis zum Schlupf der Jungen eine Woche später an.

Je ähnlicher die Bettelrufe der geschlüpften Küken dem mütterlichen Gesang sind, desto eifriger werden sie gefüttert. Ähneln ihre Rufe dem Muttergesang gar nicht, ist der Jungvogel als Kuckuck überführt und wird nicht gefüttert. In einigen Fällen wird die Brut komplett aufgegeben und ein neues Nest gebaut.

Aber warum können nicht auch die Kuckuckskinder den Gesang der Stiefmutter erlernen? Hier haben die schlauen Vögelchen durch das richtige Timing vorgesorgt: Die australischen Rot-
schwanzkuckucke legen ihre Eier um den zwölften Tag der Bebrütung in die fremden Nester, also nur wenige Tage vor dem Schlupf. Dies macht Sinn, denn die Kuckucke schlüpfen gewöhnlich als Erste, um die Eier ihrer Stiefgeschwister aus dem Nest werfen zu können und alles Futter für sich zu sichern.

Im Falle der trickreichen Prachtstaffelschwänze aber erweist sich das Timing als fatal: Denn in den wenigen Tagen bis zum Schlupf schaffen es die Kuckuck-Küken im Ei offenbar nicht mehr, das Passwort für die elterliche Fütterung zu erlernen. Dass das Passwort-Vorsingen aber auch für die Prachtstaffelschwänze einen Preis hat, zeigten weitere Untersuchungen. Durch den Gesang lockten die Weibchen nämlich auch Nesträuber an.

Der Kraftakt des Schlüpfens

Wenn es an der Zeit ist, den Aufbruch in ein neues Leben außerhalb des Eis zu wagen, muss das Vogelküken, ganz wie ein menschlicher Säugling, seine Sauerstoffversorgung durch die Blutgefäße beenden und damit beginnen, seine Lungen zum Atmen zu benutzen. Seinen ersten Atemzug nimmt es, wenn es die Luftkammer anpickt, die sich am stumpfen Ende des Eis durch das Aufbrauchen von Dotter und Eiweiß gebildet hat.

Dieser Schritt ist vital, denn mit der geringeren Sauerstoffversorgung über die Blutgefäße hätte das Küken nicht genug Energie, um die Kraftleistung zu vollbringen, die Eierschale aufzubrechen. In seinem Dottersack speichert das Küken den Rest-Eidotter als Proviant für die anstrengenden ersten Stunden außerhalb des Eis.

Dann geht es an die Arbeit. Der Schnabel pickt gegen die Eischale, Beine und Schultern pressen dagegen, bis sie nachgibt. Als Werkzeug haben die Küken zuvor an der Schnabelspitze aus Kalzium eine besonders harte Struktur gebildet, den Eizahn.

Bei manchen Vogelarten helfen die Eltern von außen mit. In jedem Fall beseitigen sie nach dem Schlüpfen die für Nesträuber verräterischen Spuren in Form der Eierschalen. Manche fressen sie auf und nutzen so das Kalzium erneut, andere fliegen mit den Eischalen weg und lassen sie in einiger Entfernung einfach fallen.

Klopfzeichen an der Wand
Bodenbrütende Arten wie Rebhühner, Kiebitze oder Enten sind im Ei und unmittelbar nach dem Schlüpfen besonders gefährdet. Jederzeit droht ein Fuchs vorbeizuschnüren und sich über Eier oder schlüpfende Junge herzumachen.

Diese Arten können es sich nicht leisten, dass die Jungen wie bei vielen anderen Arten im Abstand von einem Tag schlüpfen. Eine Ente müsste dann zehn Tage warten, bis sie mit ihrer Brut in die relative Sicherheit des nächsten Sees watscheln könnte. Hier hat die Evolution mehrere Tricks entwickelt.

Die ersten Eier einer Brut werden vom Vogelweibchen im Nest nur so warm gehalten, dass die Embryos darin nicht absterben, sie sich aber auch noch nicht entwickeln. Erst, wenn das letzte Ei gelegt ist, brütet die Vogelmutter intensiv, sodass sich die Jungen gleich entwickeln.

Küken sprechen aus dem Ei miteinander

Auch das Feintuning des Schlüpfens wird abgestimmt, jetzt aber von den Küken – und zwar, indem sie von Ei zu Ei miteinander sprechen: Britische Forscher fanden heraus, dass Wachtel-Küken kurz vor dem Schlupf ein bestimmtes klickendes Geräusch von sich geben, mit dem den Geschwistern in den anderen Eiern signalisiert wird, dass der große Moment gekommen ist. Wie im Film-Krimi wird der Ausbruch aus der (Ei)-Zelle im wirklichen Vogelleben auch durch Rufen und Klopfen an die Wand des Nachbarn signalisiert.

Richtig gut klappt das Synchronschlüpfen nämlich nur, wenn die Eier sich berühren. Es muss also eine akustische und eine taktile Kommunikation geben. Diese kann den Schlupfvorgang in anderen Eiern sowohl beschleunigen wie verlangsamen. Welches Küken dabei den Takt vorgibt, ist unklar. In Experimenten fanden Forscher aber heraus, dass ein Küken auf diese Weise sein Schlüpfen um bis zu 24 Stunden beschleunigen kann.