Duft führt spezialisierten Nachtschwärmer zur besten Blüte

Anbieter zum Thema

BRAND GMBH + CO KG

science art service Hagen Arp

YMC Europe GmbH

Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

Energiebilanz des Blütenbesuchs

Um ihre Hypothese zu überprüfen, waren aufwändige Untersuchungen notwendig. In einem eigens gebauten kleineren Windtunnel wurde der Energieverlust der Motten während des Flugs gemessen. Dafür bestimmten die Wissenschaftler den von der Motte ausgeatmeten Kohlendioxid-Wert, der in direkter Relation zum Kalorienverbrauch steht, also der Energie, die die Motte für das Anfliegen einer Blüte investiert. Außerdem errechneten sie mittels Gas-chromatografischer und massenspektrometrischer Analysen die Konzentrationen der einzelnen Zucker im Blütennektar und damit auch den Kaloriengehalt der in den Experimenten verwendeten Blütenarten.

Bildergalerie

Es wurden sieben Tabakarten der Gattung Nicotiana getestet, deren Blüten sich allerdings deutlich im Hinblick auf die Länge der Blütenkelche unterscheiden. Die Bandbreite reicht dabei von weniger als 1,5 (Nicotiana rustica) über etwa 3 (Nicotiana attenuata), 7,5 (Nicotiana alata) bis hin zu mehr als 11 (Nicotiana longiflora) Zentimetern Blütenlänge. „Obwohl wir ursprünglich dachten, dass die größeren Blüten, die mehr Nektar enthalten, auch hinsichtlich des Energiegewinns attraktiver sein würden, zeigten die Messungen, dass alle Blüten in unseren Experimenten ihren Bestäubern in etwa die gleiche Kalorienmenge zur Verfügung stellen konnten. Hatten die Blüten weniger Nektar, war dieser umso konzentrierter. Das Nektarangebot allein konnte also nicht der Grund dafür sein, dass der Besuch mancher Blüten lohnenswerter war“, erläutert Alexander Haverkamp, der im Rahmen seiner Dissertation an diesem Projekt arbeitet und Erstautor der Untersuchung ist.

Auf Grundlage dieser Messungen und Kalkulationen war es möglich, eine Energiebilanz für einen Tabakschwärmer beim Besuch einer Blüte zu errechnen. Auf der Verlustseite stand der Kalorienverbrauch, der in Form des abgegebenen Kohlendioxids gemessen wurde. Die Kalorienaufnahme in Form von Nektar wurde als Energiegewinn gegengerechnet.

3D-Tracking im Windtunnel

Erstmals kam für eine Publikation das eigens für die Windtunnel entwickelte 3D-Tracking-System zum Einsatz, das mithilfe mehrerer Kameras den Flug einzelner Motten genau aufzeichnet. Nach einer Aufwärmphase, die die Motten für die Flugbereitschaft benötigen, wurde der Flug jeder Motte bei Dunkelheit für vier Minuten aufgezeichnet und anschließend ausgewertet. Gleichzeitig wurde zum ersten Mal eine Technologie angewandt, die es ermöglicht, im Windtunnel zu messen und sichtbar zu machen, wo sich die Blütendüfte befinden und wie konzentriert sie in den jeweiligen Bereichen sind. So ließ sich leicht nachvollziehen, wie die Anwesenheit eines Duftes mit dem Verhalten der fliegenden Motte korreliert.

[Hier gibt es ein Video zu den Windtunnelexperimente mit Manduca sexta.]

Beide Systeme konnten in Kombination exakt zeigen, wann die Motte erstmals mit dem Duft in Kontakt kam. Alle Motten in den Experimenten wurden erstmals in ihrem Leben mit einem Blütenduft konfrontiert, sodass die beobachteten Vorlieben angeboren sein mussten. Hungrige Motten reagierten am stärksten auf die Blüte des Flügeltabaks Nicotiana alata. Sein Duft war besonders attraktiv, denn die Motten steuerten die Blüten sofort an, nachdem sie erstmals ihre Witterung aufgenommen hatten. An diesen Blüten gelang es den Schwärmern auch besonders schnell, mit dem Saugrüssel an den Nektar zu gelangen. Nur die Besuche dieser Blüten resultierten in einer positiven Energiebilanz, denn an allen anderen Blüten verbrauchten die Schwärmer zu viel Energie, weil sie wegen der zu kurzen oder langen Blütenkelche Probleme hatten, Nektar zu saugen.

Duft und Rüsselform gehen Hand in Hand

„Darwins Theorie erklärt also nicht nur, warum der Tabakschwärmer einen langen Rüssel hat, um Nektar aus bestimmten Blüten zu saugen. Er mag auch den Duft dieser Blüten mehr als den anderer. Die Koevolution zwischen Motte und Blüte bedeutet auch, dass die Motte insofern profitiert, dass sie an der passenden Blüte die beste Energiebilanz aufweist“, fasst Markus Knaden die Auswertung der Experimente zusammen.

Bestäubungssyndrome sind wichtig für das Überleben vieler Pflanzen auf diesem Planeten. Im Laufe der Evolution sind durch gegenseitige Anpassungen viele hochspezialisierte Blüten-Bestäuber-Beziehungen entstanden. „Jede Art bestäubender Insekten ist somit wichtig für die biologische Vielfalt auf unserer Erde. Wenn einer der beiden Partner durch Veränderungen im Ökosystem selten wird oder ausstirbt, hätte dies fatale Konsequenzen“, gibt Alexander Haverkamp zu bedenken. Denn ohne Bestäuber gibt es keine Früchte. Dies betrifft nicht nur die Landwirtschaft, sondern die Ernährung aller Menschen.

Originalpublikation: Haverkamp, A., Bing, J., Badeke, E., Hansson, B. S., Knaden, M. (2016). Innate olfactory preferences for flowers matching proboscis length ensure optimal energy gain in a hawkmoth. Nature Communications. DOI: 10.1038/NCOMMS11644

* A. Overmeyer, Max-Planck-Institut für chemische Ökologie, 07745 Jena

(ID:44075577)