mini|Rotkehlchen waren 1963 die ersten Tiere, an denen ein Magnetsinn experimentell nachgewiesen wurde.

Als Magnetsinn oder Orientierung am Erdmagnetfeld wird die Fähigkeit von Tieren bezeichnet, das Magnetfeld der Erde wahrzunehmen und für die Ortsbestimmung zu nutzen. Die Fähigkeit, sich am Magnetfeld der Erde zu orientieren, wurde erst seit Mitte der 1960er-Jahre bei Tieren und auch bei Bakterien experimentell nachgewiesen. Am besten untersucht ist heute der sogenannte „Magnetkompass“ der Zugvögel,Roswitha Wiltschko und Wolfgang Wiltschko: Magnetic Orientation in Animals. Springer Verlag, Heidelberg 1995, S. 44. dennoch gilt der Magnetsinn noch immer als eine weitgehend unerforschte Sinnesleistung der Tiere.

Historisches mini|Weibliche Dorngrasmücke

Bereits Charles Darwin hatte sich in einem für sein Werk Über die Entstehung der Arten verfassten, 1859 dort aber nicht eingefügten Text gefragt, wie ein Vogel Nord und Süd unterscheiden könne und „dabei seinen Kurs so trefflich einzuhalten weiss, als ob er einen Kompass mit sich führte.“ Seine Antwort: „Das wissen wir nicht.“Charles Darwin: Über den Instinkt. In: G. John Romanes: Die geistige Entwicklung im Tierreich. Nebst einer nachgelassenen Arbeit: ‚Über den Instinkt‘ von Charles Darwin. Ernst Günthers Verlag, Leipzig 1885 (Volltext bei archive.org, hier S. 396). Anfang der 1930er-Jahre bestätigten Biologen in einer Studie die schon von Darwin erwähnten Zufallsbeobachtungen, denen zufolge in Käfigen gehaltene Zugvögel im Herbst eine mit ihren frei lebenden Artgenossen vergleichbare Zugunruhe aufweisen.Hans Georg Fromme: Untersuchungen über das Orientierungsvermögen nächtlich ziehender Kleinvögel (Erithacus rubecula, Sylvia communis). In: Zeitschrift für Tierpsychologie. Band 18, Nr. 2, 1961, S. 205–220, doi:10.1111/j.1439-0310.1961.tb00228.x. Zugleich wurde nachgewiesen, dass die in Käfigen gehaltenen Zugvögel bevorzugt in eine bestimmte Richtung fliegen oder hüpfen, wobei diese Richtung annähernd mit der Zugrichtung frei lebender Artgenossen bei deren Abflug übereinstimmt.Gustav Kramer: Über Richtungstendenzen bei der nächtlichen Zugunruhe gekäfigter Vögel. In: Ernst Mayr und Ernst Schüz (Hrsg.): Ornithologie als biologische Wissenschaft: 28 Beiträge als Festschrift zum 60. Geburtstag von Erwin Stresemann. Carl Winter Universitätsverlag, Heidelberg 1949, S. 269–283, ISBN 978-3-533-01286-3.Gustav Kramer: Orientierte Zugaktivität gekäfigter Singvögel. In: Naturwissenschaften. Band 37, Nr. 8, 1950, S. 188–188, doi:10.1007/BF00638884. Auch wurde im Zusammenhang mit dem von Ethologen so bezeichneten Heimfindeverhalten vieler Tierarten bereits 1941 das Erdmagnetfeld als mögliche Ursache erörtert.Albert Daanje: Heimfindeversuche und Erdmagnetismus. In: Vogelzug. Band 12, 1941, S. 15–17. Eine frühe Vermutung, dass Zugvögel sich am Erdmagnetfeld orientieren, hatte zudem 1855 bereits der Zoologe Alexander Theodor von Middendorff nach Studien in Russland geäußert.Alexander Theodor von Middendorff: Die Isepiptesen Russlands. Grundlagen zur Erforschung der Zugzeiten und Zugrichtungen der Vögel Russlands. Buchdruckerei der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften, St. Petersburg, 1855. Zugleich erschienen in: Mémoires de l'Académie des Sciences de St.-Pétersbourg. VI. Série, Sciences naturelles. T. VIII, S. 1–143 (hier: S. 9).

Anfang der 1960er-Jahre regte der Ornithologe, Experte für den Vogelzug und damalige Ordinarius für Zoologie der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main, Friedrich Wilhelm Merkel an, die biologischen Grundlagen des Vogelzugs auch experimentell zu untersuchen. Merkel hatte zuvor insbesondere den Energiehaushalt von Zugvögeln erforscht,Friedrich Wilhelm Merkel: Untersuchungen über tages- und jahresperiodische Änderungen im Energiehaushalt gekäfigter Zugvögel. In: Zeitschrift für vergleichende Physiologie. Band 41, Nr. 2, 1958, S. 154–178, doi:10.1007/BF00345584. zugleich aber auch das Orientierungsvermögen der Zugvögel in den Blick genommen.Friedrich Wilhelm Merkel und Hans Georg Fromme: Untersuchungen über das Orientierungsvermögen nächtlich ziehender Rotkehlchen, Erithacus rubecula. In: Naturwissenschaften. Band 45, Nr. 20, 1958, S. 499–500, doi:10.1007/BF00635576. Zunächst wurde auf dem Dach des Frankfurter Zoologischen Instituts ein runder Käfig aufgebaut, um den herum ein starkes, künstliches, statisches Magnetfeld erzeugt werden konnte. Durch Überlagerung des schwachen natürlichen Erdmagnetfelds sollte im Käfig magnetisch Süd in eine andere, „falsche“ Richtung weisen, in der Annahme, die Testtiere würden dann in eine „falsche“ Vorzugsrichtung hüpfen oder zu fliegen versuchen. Diese Versuchsanordnung erbrachte jedoch zunächst keine klaren Ergebnisse, weswegen Wolfgang Wiltschko Testkäfig und Magnetspulen 1963 für seine Doktorarbeit in einem leer stehenden Kellerraum des Instituts aufbaute, der anlässlich früherer Experimente einer anderen Arbeitsgruppe als Unterdruckkammer verwendet und komplett mit Stahlplatten verkleidet worden war. Die Stahlummantelung des Raumes schirmte das irdische Magnetfeld vollständig ab, weswegen Wiltschko mit einem schwächeren künstlichen Magnetfeld als zuvor auf dem Dach arbeiten konnte. Der Boden des Käfigs und die Käfigränder waren mit bestäubtem Papier belegt, auf dem alle durch die Krallen der Vögel verursachten Kratzer Spuren hinterließen. Um zu überprüfen, ob seine „Modelltiere“ – im Frankfurter Botanischen Garten gefangene Rotkehlchen – unter den gewählten Bedingungen Zugunruhe zeigten, setzte er probehalber eines seiner sieben Rotkehlchen in den Käfig. Tags darauf, am 12. Oktober 1963,Reinhard Wandtner: Kompass im Auge. In: Frankfurter Allgemeine Zeitung Nr. 195 vom 21. August 2008, S. 45. entdeckte er anhand der Spuren „eine phantastische Richtungsbevorzugung nach Süden“.Verhaltensbiologie heute: (1) Das Navi der Vögel. Audio mit Wolfgang Wiltschko auf: lernarchiv.bildung.hessen.de, zuletzt abgerufen am 21. Oktober 2025. An den folgenden Tagen gelang es Wiltschko, das Verhalten seines ersten Testtiers mit den anderen sechs Rotkehlchen zu reproduzieren. Auch nach dem Drehen des künstlichen Magnetfelds um 90 Grad blieb die Vorzugsrichtung gen Süden – bezogen auf das abgeschirmte irdische Magnetfeld tatsächlich aber nach Osten oder Westen – erhalten. So gelang ihm der erste experimentelle Nachweis, dass Tiere ein statisches Magnetfeld wahrnehmen und ihr Verhalten an dieses Magnetfeld anpassen können.Pioniere der Orientierungsforschung. Biowissenschaftler Roswitha und Wolfgang Wiltschko zu Ehrenmitgliedern des Royal Institute of Navigation ernannt. Auf: idw.de vom 30. Juli 2009. Seine Veröffentlichung dieser Befunde markierte den Beginn eines neuen Forschungszweigs in der Verhaltensökologie.Wolfgang Wiltschko, Friedrich Wilhelm Merkel: Orientierung zugunruhiger Rotkehlchen im statischen Magnetfeld. In: Verhandlungen der Deutschen Zoologischen Gesellschaft. Band 59, 1966, S. 362–367. Später sicherte er seine Befunde durch Studien an DorngrasmückenWolfgang Wiltschko und Friedrich Wilhelm Merkel: Zugorientierung von Dorngrasmücken (Sylvia communis). In: Vogelwarte. Band 26, 1971, S. 245–249. und HaustaubenRoswitha Wiltschko und Wolfgang Wiltschko: Relative importance of stars and magnetic field for the accuracy of orientation in night-migrating birds. In: Oikos. Band 30, 1978, S. 195–206.Charles Walcott und Robert P. Green: Orientation of Homing Pigeons Altered by a Change in the Direction of an Applied Magnetic Field. In: Science. Band 184, Nr. 4133, 1974, S. 180–182, doi:10.1126/science.184.4133.180 ab.

Anfangs stießen die Veröffentlichungen der Frankfurter Ornithologen auf große Skepsis bei ihren Fachkollegen, da es mehreren anderen Arbeitsgruppen nicht gelang, Wiltschkos Befunde zu reproduzieren und so zu bestätigen. Haupthindernis für die Wiederholbarkeit andernorts war, wie sich im Rückblick zeigte, dass einerseits das Erdmagnetfeld abgeschirmt, zugleich aber ein künstliches statisches Magnetfeld aufgebaut werden musste und dessen Feldstärke nicht allzu stark von der des Erdmagnetfelds abweichen durfte. Erst Anfang April 1972 wurden die Frankfurter Forschungsergebnisse durch ihre Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Science gleichsam international anerkannt;Wolfgang Wiltschko und Roswitha Wiltschko: Magnetic compass of European robins. In: Science. Band 176, Nr. 4030, 1972, S. 62–64, doi:10.1126/science.176.4030.62. diese Veröffentlichung wird heute häufig von anderen Fachautoren zitiert: als die Erstbeschreibung eines neu entdeckten Sinnesorgans in der Tierwelt.

Tierarten mit nachgewiesenem Magnetsinn (Auswahl) mini|Wolfgang Wiltschko (2008) neben seiner Versuchsanordnung zum Nachweis des Magnetsinns bei Küken: Entlang der im Vordergrund erkennbaren, achteckig angeordneten Holzleisten verläuft das Kabel, mit dessen Hilfe ein Magnetfeld erzeugt wird; in der Bildmitte der auf einem Drehteller gelagerte, außen schwarz verkleidete Aufenthaltsraum für die Testtiere. Die Fähigkeit, das Magnetfeld der Erde wahrzunehmen, ist in der Natur weit verbreitet. Nach Rotkehlchen, Dorngrasmücken und Haustauben wurde der Magnetsinn auch bei mehreren Dutzend weiteren Arten nachgewiesen,Kiminori Maeda et al.: Chemical compass model of avian magnetoreception. In: Nature. Band 453, 2008, S. 387–390, doi:10.1038/nature06834. so zum Beispiel bei Termiten und Ameisen, bei Wespen und Honigbienen, bei Feldmaikäfern, Drosophila melanogaster und der Hausmutter; bei Weichtieren, Krebstieren, Amphibien und Reptilien; bei europäischen Aalen und diversen Lachsen; bei Waldmäusen, Goldhamstern, Hauspferden und weiteren Säugetieren.Eine umfassende Übersicht mit zahlreichen weiterführenden Literaturhinweisen geben Roswitha Wiltschko und Wolfgang Wiltschko: Magnetic orientation in animals. Springer Verlag, 1995, S. 57–90.

Bei Caenorhabditis elegans wurden Neuronen identifiziert, die auf Magnetfelder ansprechen und das Grabeverhalten der Tiere beeinflussen.Andrés Vidal-Gadea et al.: Magnetosensitive neurons mediate geomagnetic orientation in Caenorhabditis elegans. In: eLife. 2015, doi:10.7554/eLife.07493, Volltext (PDF).

Vögel Bereits im Jahr 2007 war der Magnetsinn bei rund 20 Zugvogelarten nachgewiesen worden,Reinhard Wandtner: Ein Sinn für den Alltag. In: Frankfurter Allgemeine Zeitung Nr. 152 vom 4. Juli 2007, S. 32. das heißt als eine Grundlage zur Orientierung auf weiten Flugstrecken über Land oder – bei Seevögeln – zum Beispiel über dem Atlantik.Nathan F. Putman: Animal Navigation: Seabirds Home to a Moving Magnetic Target. In: Current Biology. Band 30, Nr. 14, 2020, PR802-R804, doi:10.1016/j.cub.2020.05.061. Dass der Magnetsinn auch im Nahbereich eine Rolle spielen könnte, erschien zunächst – abgesehen vom Heimfindeverhalten der Haustauben – als wenig plausibel.Wolfgang Wiltschko und Roswitha Wiltschko: Conditioning to magnetic directions. In: NeureReport. Band 18, Nr. 10, 2007, S. 949–950, doi:10.1097/WNR.0b013e32818b2a38. Bei Hühnerküken und Zebrafinken konnte dies jedoch im Experiment aufgezeigt werden.

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