Bonnethead-Haie: Warum Weibchen rundere Köpfe entwickeln

Bonnethead-Haie sind die einzigen bekannten Haie, bei denen Männchen und Weibchen unterschiedlich geformte Köpfe haben. Lange gingen Forschende davon aus, dass sich der zugespitzte Kopf der Männchen während ihres Wachstums ausbildet.

Ein neuer Vergleich von Haien aus zwei Buchten in Florida zeigt jedoch das Gegenteil: Mit zunehmendem Alter werden die Köpfe runder, und diese Veränderung fällt bei Weibchen stärker aus.

Der Hai mit zwei Kopfformen

Bonnethead-Haie sind die kleinsten Vertreter der Familie der Hammerhaie. Sie werden nur selten länger als 1,5 Meter und tragen keinen breiten Hammer wie ihre größeren Verwandten, sondern einen abgerundeten, spatenförmigen Kopf.

Bei Männchen befindet sich nahe der Kopfvorderseite eine kleine Wölbung. Weibchen weisen dagegen eine glattere, stärker gerundete Kontur auf. Von keiner anderen Haiart ist ein derartiger Unterschied zwischen den Geschlechtern bekannt.

Eine Studie aus dem Jahr 2005 hielt diesen Unterschied erstmals fest. Sie stellte die Vermutung auf, dass sich die Spitze bei Männchen nach dem Erreichen der Geschlechtsreife als sekundäres Geschlechtsmerkmal entwickelt.

Direkt überprüft worden war diese Annahme bislang nicht in der Biscayne Bay, einer flachen Lagune an Miamis Atlantikküste, die starkem Bootsverkehr und Abwässern ausgesetzt ist.

Kathy Liu leitete im Rahmen ihres Masterstudiums an der Rosenstiel School of Marine, Atmospheric, and Earth Science der University of Miami ein Team, das diese Annahme untersuchte.

Dafür verglichen die Forschenden Bonnethead-Haie aus der Biscayne Bay mit einer zweiten Population auf der anderen Seite des Bundesstaates in der Tampa Bay. So wollten sie feststellen, ob sich auf beiden Küsten dasselbe Muster zeigte.

Bonnethead-Haie in zwei Buchten vermessen

Von Mai 2022 bis Mai 2023 fing das Team gemeinsam mit Field School 105 Bonnethead-Haie in der Biscayne Bay mit einer wissenschaftlichen Langleine.

Weitere 39 Tiere stammten aus dem Großraum Tampa Bay, überwiegend aus wissenschaftlichen Kiemennetz-Erhebungen im Rahmen der langjährigen GULFSPAN-Hai-Erhebung.

Jeder Hai wurde auf ein schwarzes Messbrett mit einem Raster von zwei Zentimetern gelegt. Eine direkt darüber positionierte Kamera zeichnete die Krümmung des Kopfes auf; anschließend wurde das Tier markiert und noch am selben Tag freigelassen.

Lius Team wertete diese Fotos mit der Software ImageJ aus, passte die Umrisse jedes Kopfes an eine Parabel an und verglich, wie stark die jeweilige Krümmung ausfiel.

Außerdem entnahmen die Forschenden von jedem Hai eine kleine Muskelprobe, um später dessen Ernährung zu analysieren.

Rund sechs von zehn Haien aus der Biscayne Bay sowie ein ähnlicher Anteil aus der Tampa Bay waren beim Fang geschlechtsreif.

Mit dem Alter wurden die Köpfe runder

In beiden Buchten hatten die jüngsten Haie beider Geschlechter die stärker zugespitzten Köpfe – nicht nur junge Männchen. Mit zunehmendem Alter wurden die Köpfe runder und breiter, wobei diese Entwicklung bei Weibchen ausgeprägter war als bei Männchen.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die zugespitzte Kopfform kein Merkmal ist, das sich bei Männchen entwickelt, sobald sie die Geschlechtsreife erreichen“, sagte Liu.

„Jüngere Männchen und Weibchen hatten beide stärker zugespitzte Köpfe, doch mit der Reifung der Haie wurde der Kopf runder. Diese Veränderung war bei Weibchen deutlich stärker.“

Die ältesten und größten Weibchen in der Tampa Bay besaßen die rundesten Köpfe, die in der gesamten Studie gemessen wurden.

Auch bei Männchen rundete sich der Kopf mit der Reifung etwas ab. Bei Weibchen war die Veränderung jedoch stärker und in beiden Buchten gleichmäßiger erkennbar.

Über die Nahrung der Haie hinausblicken

Das Team prüfte zudem, ob die Kopfform mit der Ernährung zusammenhing. Es entnahm 137 Muskelproben und schickte sie zur Bestimmung von Kohlenstoff- und Stickstoffisotopen an die University of California, Merced.

Isotope lagern sich über Monate im Muskelgewebe an. Dadurch bilden sie die Ernährungsgeschichte eines Tieres über einen wesentlich längeren Zeitraum ab, als dies eine Untersuchung des Mageninhalts je könnte.

Die Haie der Biscayne Bay und jene der Tampa Bay fraßen in nahezu vollständig getrennten Nahrungsnetzen; ihre Isotopensignaturen überschnitten sich kaum.

Haie in den stärker urbanisierten Gewässern der Biscayne Bay wiesen insgesamt höhere Stickstoffwerte auf.

Innerhalb der jeweiligen Bucht nutzten Männchen und Weibchen jedoch weitgehend dieselben Ressourcen. Die Überschneidung der Isotopen-Nischen zwischen den Geschlechtern betrug in der Biscayne Bay 68 Prozent und in der Tampa Bay ungefähr 48 Prozent.

Der geringe Unterschied in der Ernährung konnte daher nicht erklären, weshalb männliche und weibliche Bonnethead-Haie so unterschiedlich geformte Köpfe haben.

„Unsere Ergebnisse lieferten keinen Hinweis darauf, dass Unterschiede bei Ernährung oder Nahrungssuche die Entwicklung der geschlechtsspezifischen Kopfformen der Haie vorantreiben“, sagte Liu.

Das Rätsel um die Kopfform bleibt bestehen

Catherine Macdonald ist Mitautorin der Studie und außerordentliche Professorin an der Rosenstiel School. Sie leitet dort das Shark Research and Conservation Program und erklärte, die Arbeit schließe einen möglichen Faktor aus, beantworte die Frage aber nicht abschließend.

„Diese Studie hilft dabei, die Ursachen eines biologischen Merkmals einzugrenzen, das Forschende seit Langem beschäftigt“, sagte sie. „Indem wir Körperform und Ernährung bei denselben Tieren untersuchten, konnten wir bewerten, ob Ernährungs- und morphologische Veränderungen gemeinsam auftreten.“

„Unsere Ergebnisse legen nahe, dass es eine andere Ursache für die Unterschiede der Kopfform zwischen männlichen und weiblichen Bonnethead-Haien gibt.“

Lius Team vermutet, dass der zugespitzte Kopf kleineren, jüngeren Haien zu einem effizienteren Schwimmen verhelfen könnte. Dieser Vorteil könnte an Bedeutung verlieren, sobald Weibchen jene größere Körpergröße erreichen, die sie zum Austragen und Gebären von Jungtieren benötigen.

Embryonen von Bonnethead-Haien beider Geschlechter zeigen bereits vor der Geburt einen zugespitzten Kopf. Daher ist weiterhin nicht genau bekannt, wann die Unterschiede zwischen den Geschlechtern entstehen.

Wie es für die Forschenden weitergeht

Genetische Untersuchungen an einigen derselben Haie haben bereits ergeben, dass sich die Populationen der Bonnethead-Haie aus der Biscayne Bay und der Tampa Bay weiterhin miteinander fortpflanzen. Ihre unterschiedlichen Ernährungsweisen und Größen bedeuten nicht, dass es sich um zwei getrennte Arten handelt.

Laut dem Team könnte dieselbe Methode mit dem Raster-Messbrett auch bei anderen Bonnethead-Populationen angewendet werden – von der Golfküste bis zum östlichen Pazifik.

Damit ließe sich feststellen, ob sich dasselbe Muster im gesamten Verbreitungsgebiet der Art zeigt.

Als Nächstes wollen die Forschenden genauer untersuchen, wie Bonnethead-Haie tatsächlich schwimmen und zu welchem Zeitpunkt Embryonen ihre zugespitzten Köpfe entwickeln.

Die vollständige Studie erschien in der Fachzeitschrift Integrative Organismal Biology.