Aktivität und Fortbewegung: Die Brandmaus ist tag- und nachtaktiv, wobei sie im Vergleich zu anderen Waldmäusen (Apodemus) über eine verstärkte Tagesaktivität verfügt. In Gefangenschaft zeigen die Tiere konstante Schlafperioden in ihren Nestern zwischen 22:30 und 3:30 Uhr. In Relation zur Waldmaus (Apodemus sylvaticus) und Gelbhalsmaus (A. flavicollis) ist sie ein schlechter Kletterer und Springer, welcher nur gelegentlich in oberirdischen Verstecken anzutreffen ist. Dies ist mit ihrer mehr bodengebundenen Lebensweise zu erklären.

Territoriales Verhalten und Reviergröße: Das Revier der Männchen ist größer als das der Weibchen. Obwohl die Tiere als Einzelgänger gelten und ein territoriales Verhalten zeigen, können sie in kleinen Lebensräumen zusammenleben.

Bau: Wenn die Brandmaus keine Gangsysteme anderer Kleinsäuger übernimmt, legt sie ihren Bau dicht unter der Erdoberfläche an. Dieser verfügt über eine Vorratskammer, eine Nestkammer und mehrere Gänge. Das Nest liegt in einer Tiefe von 40 cm und besteht aus Gras und Laub. Auch außerhalb ihres Baus werden Vorräte in Mulden gesammelt und zum Schutz mit Blättern bedeckt.

Kommunikation und Orientierung: Als Besonderheit innerhalb der Säugetiere gilt ihre Orientierung mit Hilfe der Sonne. Bei hoher Populationsdichte sind häufig Zanklaute zu hören. Wie bei anderen Waldmäusen (Apodemus) werden Duftsignale durch eine Unterschwanz-Drüse produziert. Diese ist jedoch vergleichsweise schwach entwickelt.

Die Fortpflanzungszeit der Brandmaus dauert von April bis September. 3–4 Mal im Jahr kommen nach einer Tragzeit von 24 Tagen 3–6 Junge zur Welt. Die Weibchen können direkt nach ihrer Geburt wieder begattet werden (Post-Patrum-Östrus), sodass 2 Würfe oft nur 22 Tage auseinander liegen. Die Jungtiere erreichen bereits nach 8 Wochen ihre Geschlechtsreife. Früh im Jahr geborene Tiere können daher noch im gleichen Jahr bis zu 3 Würfe haben. Nach Mastjahren und bei günstiger Witterung ist zudem eine Herbst- und Wintervermehrung möglich.
Eine gute Verträglichkeit zwischen den Individuen ermöglicht ihr ein Leben in hohen Populationsdichten, was angesichts des enormen Fortpflanzungspotenzials nötig ist. Dies ist besonders bei kleinen Lebensräumen von Vorteil und begünstigt eine Ausbreitung in neuen Gebieten. Hohe Temperatur und viel Sonnenschein im Juli und August senkt die Jugendsterblichkeit. Folgt ein trockener und kalter Winter, sinkt auch die Wintersterblichkeit und ein Populationswachstum tritt ein. Ein Populationszusammenbruch ist hingegen bei nassen und sonnenscheinarmen Wintern zu erwarten, welchen nur vitale und körperlich fitte Tiere überleben. Eine Massenvermehrung von Brandmäusen trat in den letzten 30 Jahren in Zentraleuropa nicht auf. Diese kann nur bei einem Zusammenspiel mehrere Faktoren wie beim Auftreten einer hohen Temperatur, einem geringen Niederschlag und guter Baummast beobachtet werden. Je nach Lebensraumbeschaffenheit variiert die Populationsdichte zwischen 5 und 50 Individuen pro Hektar. Das Verhältnis von weiblichen zu männlichen Tieren unterliegt saisonaler Schwankungen. Ähnlich wie bei Wühlmäusen sinkt im Herbst der Anteil adulter Männchen.

Die Brandmaus ernährt sich sowohl tierisch als auch pflanzlich. Tierische Kost, wie Insekten, Weichtiere und Regenwürmer, wird vor allem im Frühjahr und Frühsommer zur Fortpflanzungszeit gefressen. Gelegentlich erbeutet sie Frösche und Kleinsäuger. Ihre pflanzliche Nahrung besteht überwiegend aus Nüssen, Eicheln, Samen und Beeren, wobei sie Haselnüsse nach typischer Waldmausart öffnet: Nachdem sie eine kleine Öffnung in die Schale beißt, halten die Tiere mit dem Oberkiefer die Nuss an der Außenseite fest, während das Unterkiefer an der Innenseite schabt und das Loch vergrößert. Rinden, Triebe und Wurzeln verzehrt die Brandmaus hingegen selten.

Gegenüber der Erdmaus (Microtus agrestis), der Wasserspitzmaus (Neomys fodiens) und der Zwergmaus (Micromys minutus) zeigt sie sich in feuchten Lebensräumen dominant. Im Gegensatz zu anderen Kleinsäugern besitzt sie eine verstärkte Tagesaktivität. Von nachtaktiven Prädatoren, wie Eulen, wird sie daher nur selten erbeutet. Als Fressfeinde gelten Greifvögel, Rotfuchs (Vulpes vulpes), Hermelin (Mustela erminea) und Mauswiesel (Mustela nivalis).

Aufgrund ihres hohen Anteils an Insekten in ihrer Nahrung ist sie stärker durch den Einsatz von Insektiziden gefährdet als andere Waldmaus (Apodemus)-Arten. Eine weitere Bedrohung ist zudem das Schwinden von Ackerrandstreifen und Gehölzreihen als wichtige Lebensräume für die Brandmaus in unserer Kulturlandschaft.

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