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DISKUSSION

Die natürliche Brutzeit von H. japonica im Süden von Honshu und Kyushu liegt zwischen April und September. Dieser Hylidenfrosch legt seine Eier nachts direkt im Stillwasser von Teichen, Tümpeln und Reisfeldern ab – nicht in exotischen oder baumartigen Lebensräumen. Daher ist die Tatsache, dass ein Männchen außerhalb der Saison und tagsüber amputiert, während es 1) in einem Käfig eingesperrt ist, 2) im Licht steht und 3) ungewöhnlichen linearen Beschleunigungen ausgesetzt ist, selbst etwas überraschend. Wie bereits erwähnt, hatten die Männchen dieser Gruppe jedoch vor dem Experiment im Labor Anzeichen von Fortpflanzungsaktivität gezeigt.

Wir glauben, dass die erhöhten Temperaturen und der verlängerte Lichtzyklus, denen die Frösche vor dem Experiment im Labor ausgesetzt waren, dazu beigetragen haben, den von uns beobachteten Amplexus auszulösen. Diese Umweltbedingungen kamen den Temperaturen und dem Lichtzyklus während der natürlichen Fortpflanzungsperiode von H. japonica sehr nahe. Wir glauben nicht, dass das Beschleunigungsprofil des FreeFall „G.0“ selbst ein Stimulus für Amplexus bei dieser Art war. Nur eines von fünf Männchen im FreeFall „G.0“ hatte Amplexus, was die Ansicht stützt, dass exotische Beschleunigungen an sich keinen Amplexus auslösen.

Die Exposition gegenüber veränderter Schwerkraft und insbesondere gegenüber Perioden der Mikrogravitation wird allgemein als stressig für Wirbeltiere angesehen. Viele Menschen empfinden Übelkeit, wenn sie zum ersten Mal wiederholten Zyklen der Mikrogravitation ausgesetzt sind, wie etwa bei Parabelflügen. Frösche, einschließlich H. japonica, können bei dieser Art von Stimulus die Reisekrankheit bekommen. Es ist jedoch anzumerken, dass Laubfrösche wie H. japonica relativ resistent gegen die Reisekrankheit bei zyklischer Einwirkung von Mikrogravitation sind. Wassersug et al. lösten nur bei einem von 17 erwachsenen H. japonica, die 9 bis 10 Parabeln ausgesetzt waren, erfolgreich Erbrechen aus, wobei jede Parabel mehr als 15 Sekunden G < 0,01 und eine Schwerkraft von mehr als 2 G während des Ausziehens beinhaltete. Außerdem hat das eine Individuum in diesem Experiment, das seinen Mageninhalt erbrochen hat, dies etwa 24 Stunden nach dem provozierenden Reiz getan. Ausgewachsene H. japonica auf der MIR-Raumstation haben Haltungen eingenommen, die für die Reisekrankheit bei Anuren charakteristisch sind, allerdings erst, nachdem diese Tiere mehrere Tage lang der Schwerelosigkeit ausgesetzt waren.

Die Haltung von H. japonica im freien Fall – mit abduzierten und gestreckten Hinterbeinen und nach hinten gewölbtem Rumpf – scheint identisch zu sein mit der „fallenden“ oder „fliegenden“ Froschhaltung, die zuvor von Stewart und Emerson und Koehl für halb- bzw. hochgradig baumbewohnende Frösche beschrieben wurde. Es handelt sich um eine Haltung mit hohem Luftwiderstand, die die Sinkgeschwindigkeit eines in der Luft befindlichen Anurans verringern würde. In der Schwerelosigkeit nimmt H. japonica diese Haltung reflexartig ein, wenn sie keinen taktilen Kontakt mit einem Substrat hat (Abb. 1).

Es ist nicht bekannt, dass Wirbeltiere beim Fallen in den Amplexus gehen. Bestimmte Mauersegler aus der Familie der Apopidae vollziehen den Koitus jedoch in der Luft.

Unsere Beobachtungen des amplexischen Verhaltens bei Hyla unter einem ungewöhnlichen Schwerkraftregime hat Auswirkungen auf die künftige Mikrogravitationsforschung mit Wirbeltieren. Trotz der jahrzehntelangen biologischen Forschung im Weltraum und der großen Vielfalt an Wirbeltieren, die bisher im Orbit waren, ist es eine traurige Tatsache, dass noch kein Wirbeltier einen einzigen Lebenszyklus im Weltraum abgeschlossen hat. Erst im letzten Jahrzehnt wurden Eier von Wirbeltieren – die des afrikanischen Krallenfroschs Xenopus laevis – erfolgreich in der Schwerelosigkeit befruchtet. Im Jahr 1992 wurden Xenopus-Eier im US Space Shuttle nicht nur befruchtet, sondern auch noch in der Schwerelosigkeit bis zum Stadium einer freilebenden Kaulquappe aufgezogen. Sowohl bei den Experimenten von Ubbels et al. als auch von Souza et al. erfolgte die Befruchtung jedoch künstlich mit extrahierten Spermien, die vor dem Start vorbereitet wurden. Es ist nicht bekannt, dass Wirbeltiere in der Umlaufbahn spontan einen Amplexus erreicht oder kopuliert haben. Es ist leicht vorstellbar, dass die Kopulation höherer Wirbeltiere im Weltraum mechanisch behindert wird. In dieser Hinsicht ist unser Ergebnis ein vielversprechendes Zeichen dafür, dass zumindest eine Anurenart in der Lage ist, den Amplexus bei ungewöhnlichen linearen Beschleunigungen, einschließlich der Mikrogravitation, aufrechtzuerhalten. Es bleibt abzuwarten, ob amplektische Frösche ihre Eier im Weltraum ohne experimentellen Eingriff ablegen und befruchten können. Es ist bemerkenswert, dass ein Teleost, der Medaka (Oryzias latipes), jetzt bei Paarungsspielen in Mikrogravitation beobachtet wurde. Dies geschah auf dem US Space Shuttle während einer Mission des International Microgravity Laboratory im Juli 1994 (d.h. nachdem diese Arbeit zur Veröffentlichung eingereicht wurde). Diese Fische legten Eier, die dann in der Umlaufbahn schlüpften (Kenichi Ijiri; persönliche Mitteilung).