Namensgebend für die Gelbhalsmaus (Apodemus flavicollis) ist ein ockergelbes Kehlband, das anstelle des Kehlflecks der Waldmaus (A. sylvaticus) auftritt. Dieses Kehlband ist meist, aber nicht immer, als durchgehendes Band ausgeprägt und reicht nie bis zur Bauchseite. Die Unterscheidung der beiden Arten anhand äußerer Merkmale ist generell schwierig und bei juvenilen Individuen nicht möglich. Weitere Bestimmungsmerkmale liefern Schädelmaße sowie Abdrücke entnommener Fellhaare. Dennoch ist in bestimmten Verbreitungsgebieten – insbesondere bei gleichzeitigem Vorkommen der Alpenwaldmaus (A. alpicola) – selbst bei adulten Tieren oft nur eine sichere Bestimmung mittels biochemischer Methoden möglich.

Ohne Vorkommen der Alpenwaldmaus lassen sich Gelbhalsmaus und Waldmaus jedoch anhand einer Merkmalskombination unterscheiden: Die Gelbhalsmaus ist in der Regel größer (Hinterfußlänge > 22 mm), erscheint kontrastreicher und durch eine Häufung schwarzer Leithaare entlang der Rückenmitte dunkler. Die Bauchseite ist meist reinweiß und deutlich von der Oberseite abgesetzt. Zudem ist das Talgdrüsenpolster (Caudalorgan) an der Schwanzwurzel auffälliger ausgeprägt als bei der Waldmaus..

Aktivität und Fortbewegung: Die großen, hervortretenden Augen und Ohrmuscheln kennzeichnen die Gelbhalsmaus als dämmerungs- und nachtaktives Tier. Sie ist äußerst bewegungsfreudig, läuft schnell, springt weit und klettert sehr geschickt; größere Distanzen legt sie häufig springend zurück. Im Schnee wurden Sprungweiten von 30 bis 80 cm dokumentiert. Beim Klettern ist sie der Waldmaus überlegen, während sie das Schwimmen nur selten nutzt. Bei Kälte senkt sie ihre Stoffwechselrate (ca. 156 kJ/Tag), indem sie in eine Kältestarre verfällt. Zudem wird angenommen, dass ein erhöhter Energiebedarf Anpassungen des Magen-Darm-Trakts bewirkt, etwa eine Verlängerung des Dünndarms zur effizienteren Nahrungsverwertung.

Territoriales Verhalten und Revier: Das Revier der Gelbhalsmaus ist meist größer als jenes der Waldmaus. Der Aktionsraum geschlechtsreifer Männchen umfasst 0,37–3,48 ha (meist ca. 1,5 ha), jener der Weibchen 0,44–0,97 ha (meist ca. 0,75 ha) und ist außerhalb der Fortpflanzungszeit mit 0,3–0,4 ha deutlich kleiner. Die Reviere beider Geschlechter können sich überlappen, wobei Weibchen ihre Territorien gegenüber gleichgeschlechtlichen Artgenossen verteidigen.

Im Herbst führt die steigende Individuenzahl zu einer Verkleinerung der Reviere; einzelne Tiere geben ihr Territorium vollständig auf und orientieren sich stärker an verfügbaren Nahrungsquellen. Dabei werden häufig Distanzen von bis zu 1 km zurückgelegt. Besonders nach der Getreideernte steigt die Populationsdichte in angrenzenden Hecken, wodurch sich die Reviergrößen teils auf etwa 0,1 ha reduzieren. Begegnungen zwischen Artgenossen verlaufen dabei häufig aggressiv.

Kommunikation und Orientierung: Informationen zu Geschlecht, Alter und Reproduktionszustand werden über ein Sekret des Drüsenorgans an der Schwanzunterseite (Caudalorgan) an Artgenossen weitergegeben. Die intraspezifische Kommunikation erfolgt überwiegend akustisch und umfasst sowohl hörbare Laute als auch Ultraschall. Diese dienen als Warn- und Drohrufe oder zur Vermittlung von Stimmungen und treten meist in stark erregten Situationen auf, etwa bei aggressiven Begegnungen oder während der Paarung. Aus dem Nest gefallene Jungtiere geben 4–5 Rufe pro Sekunde ab, die bei 56–60 kHz beginnen und auf etwa 40 kHz abfallen. Weibchen reagieren auf diese Rufe, indem sie dem Jungtier helfen – unabhängig davon, ob es ihr eigenes oder ein fremdes ist.

Bau: Der Bau der Gelbhalsmaus liegt bevorzugt unter Baumstämmen, Steinen oder in Baumwurzeln und ist dort gut vor Ausgrabungen durch Füchse und Wildschweine geschützt. Die Gangsysteme können bis zu 150 cm tief reichen, befinden sich jedoch meist in weniger als 50 cm Tiefe. Ein Individuum nutzt in der Regel ein bis zwei Nester. In Vorratskammern werden Samen sowie erbeutete wirbellose Tiere gesammelt; in einem Bau in Russland fanden sich beispielsweise rund 4 kg Ahornsamen, 4 kg Haselnüsse und 400 g weitere Pflanzensamen. Die Wohnkammer ist mit Moos und Blättern ausgepolstert und über mehrere Gänge erreichbar, die während der Jungenaufzucht und bei Kälte mit Pflanzenmaterial verschlossen werden. Zusätzlich zum Hauptbau legt die Gelbhalsmaus häufig weitere Nebenbaue im Revier an.

Die Fortpflanzungsbiologie der Gelbhalsmaus unterscheidet sich nur geringfügig von jener der Waldmaus. Die Fortpflanzung setzt jedoch früher ein, was vermutlich auf mikroklimatische Bedingungen und die bessere Nahrungsverfügbarkeit in bewaldeten Lebensräumen zurückzuführen ist. Gleichzeitig ist die Reproduktionsrate etwas geringer. Die Fortpflanzungszeit erstreckt sich von Februar bis September. Zwei- bis dreimal jährlich werden nach einer Tragzeit von 21–23 Tagen jeweils fünf bis sieben Jungtiere geboren. Im Frühjahr geborene Tiere erreichen nach zwei bis drei Monaten die Geschlechtsreife, während Individuen aus späteren Würfen erst im Folgejahr geschlechtsreif werden.

Die mittlere Populationsdichte beträgt im Frühjahr etwa zwei Individuen pro Hektar und steigt bis zum Herbst auf rund 15 I/ha an. In besonders geeigneten Habitaten können Dichten von bis zu 55 I/ha erreicht werden. Nach milden Wintern mit vorausgegangener Baummast, insbesondere von Buche oder Eiche, kommt es häufig zu einer Wintervermehrung. Die daraus resultierende hohe Frühjahrsdichte nimmt jedoch bereits im Folgejahr ab und halbiert sich meist im zweiten Jahr, was zu etwa dreijährigen Populationszyklen führt. Im Gegensatz zu Feldmäusen treten bei Gelbhalsmäusen selbst nach sehr hohen Dichten keine Massensterben auf; ein vollständiger Zusammenbruch der Population ist untypisch. In Lebensräumen ohne Mastbäume überwiegen saisonale Schwankungen mit einem Minimum im Frühjahr und einem Maximum im Herbst.

Die Gelbhalsmaus frisst Pollen und Nektar von Blüten, Samen von Bäumen, Getreide und Gräsern sowie Pilze und Beeren. Der tierische Anteil ihrer Nahrung umfasst Insekten und deren Larven, Regenwürmer, Spinnen, Schnecken sowie kleine Wirbeltiere wie Fledermäuse und Jungvögel. Im Herbst erreicht dieser tierische Anteil mit bis zu 40 % seinen Höchstwert. Für den Winter legt die Gelbhalsmaus Vorräte aus Haselnüssen, Eicheln und Bucheckern an und trägt so zur Samenverbreitung bei.

Ihre Ernährung ähnelt der der Waldmaus stark; rund 80 % der Nahrungsquellen überschneiden sich. Während die Gelbhalsmaus stärker auf Samen spezialisiert ist, nutzt die Waldmaus ein breiteres Nahrungsspektrum, insbesondere im Frühjahr.

Treffen Wald- und Gelbhalsmaus aufeinander, verhalten sie sich aggressiv; eine Kreuzung ist nicht möglich. Bei sympatrischem Vorkommen kommt es zudem zu einer räumlichen Trennung der Aktionsräume. Bei hohen Bestandsdichten dominiert die Gelbhalsmaus die Waldmaus und ist in Waldhabitaten auch gegenüber Brandmaus und Rötelmaus überlegen. Mit dem Siebenschläfer kann es lokal zu Konkurrenz um Nistplätze kommen.

Gelbhalsmäuse sind – wie Rötelmäuse – wichtige Beutetiere des Baummarders; die enge Räuber-Beute-Beziehung zeigt sich in synchronen, um etwa ein Jahr versetzten Populationsschwankungen. Weitere Säugetierprädatoren sind Fuchs, Europäischer Iltis, Hermelin, Mauswiesel und Katze. Auch mehrere Eulenarten jagen Gelbhalsmäuse, darunter Waldkauz, Raufußkauz, Schleiereule, Waldohreule und Uhu. Der Anteil von Wald- und Gelbhalsmäusen am Beutespektrum beträgt: Schleiereule 12,30 %, Waldohreule 14,17 %, Waldkauz 34,80 %, Raufußkauz 43,93 % und Uhu 2,76 %.

Aufgrund ihrer hohen Anpassungsfähigkeit und ihres breiten Nahrungsspektrums gelten Gelbhalsmäuse derzeit nicht als gefährdet. Obwohl sie nicht strikt an Wälder gebunden sind, ist anzunehmen, dass eine zunehmende Zerschneidung verbliebener Waldflächen den genetischen Austausch beeinträchtigt. In der Forstwirtschaft leisten sie einen wichtigen Beitrag zur Samenverbreitung: Mit Stacheln oder Borsten versehene Samen bleiben im Fell hängen und werden über Distanzen von bis zu 30 m transportiert. Zudem keimen nicht gefressene Baumsamen in Vorratskammern und fördern dadurch die natürliche Waldverjüngung.

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