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Ameisen – Neue Überraschungen V

von Niko Winkler

Studium Integrale Journal
16. Jahrgang / Heft 1 - Mai 2009
Seite 40 - 43




Einführung

Ameisen als eusoziale Tiere vollbringen viele faszinierende Leistungen. Interessant sind aber oft die z. T. verblüffenden Interaktionen dieser kleinen Krabbler mit anderen Organismen. Ameisen tragen mit dazu bei, das Gesicht der Erde zu formen. Oft schimmert in den wissenschaftlichen Publikationen mit ihrer formalisierten Sprache etwas von der Faszination der Wissenschaftler an ihren Forschungsobjekten durch. Hughes und Mitarbeiter (2008) bezeichnen in ihrem Übersichtsartikel die Ergebnisse über Fadenwürmer und Ameisen sogar als eine Geschichte mit Wow!-Faktor. Wow! lässt sich mit Toll! oder Irre! übersetzen. Fragen nach der Entstehung solcher zwischenartlichen Beziehungsgeflechte können bislang gar nicht gestellt werden, denn die Zusammenhänge entziehen sich bisher aufgrund ihrer Komplexität einem experimentellen Zugang.

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Ameisen als Gärtner
Abb. 1: Üppige Ölkörper (Elaiosomen) an den schwarz glänzenden Samen des Lerchensporns (Foto: R. Junker)

Viele Pflanzen lassen ihre Samen von Ameisen verbreiten. Dazu zählen in Deutschland u. a. das Schöllkraut, Veilchen und Lerchensporn. Diese Pflanzensamen tragen zusätzlich ein Nährgewebe, das Elaiosom, welches Öl und Eiweiß enthält (Abb. 1). Dadurch werden die Samen für die Ameisen attraktiv, die solche Samen sammeln, das Nährgewebe fressen und die Samen dadurch ausbreiten. Im Amazonas-Urwald gibt es aber eine besondere Beziehung zwischen Ameisen und Pflanzen. Einige Ameisenarten (z.B. Camponotus femoratus) kultivieren bestimmte Aufsitzerpflanzen in ihren Baum-Nestern, die sich dadurch in auffällige Ameisengärten verwandeln. Einige Ameisenarten sind auf die Pflanzen sogar angewiesen, denn die Wurzeln bilden in den Nestern aus einem Karton-ähnlichen Stoff (ähnlich wie Wespennester) das innere Gerüst des Nestbaus. Dort wo Ameisengärten-Ameisen auftreten, sind sie ein sehr wichtiger Bestandteil des amazonischen Ökosystems, denn die Ameisengärten sind mit das wichtigste Substrat für die entsprechenden Pflanzen und diese Ameisen sind dann die häufigsten baumbewohnenden Insekten. Weiterhin sind mindestens zehn Pflanzenarten bekannt, die nur in solchen Ameisengärten wachsen.

Trotz ihrer Wichtigkeit war es aber bisher unbekannt, wie die Ameisen bestimmte Samen geeigneter Pflanzen auswählen, während sie andere links liegen lassen, denn die Samen der Aufsitzerpflanzen haben kein Nährgewebe, mit dem sie die Ameisen anlocken. In einer kürzlich erschienenen Arbeit konnten Youngstaedt und Mitarbeiter (2008) das Rätsel lösen. Wie so oft in der Ameisenwelt beruht auch die Erkennung der Samen auf ihrem Geruch. Wurden Samenextrakte einer solchen Ameisengärtenpflanze (Peperomia macrostachya) auf Samen geträufelt, die sonst nicht gesammelt werden, so wurden diese Samen für die Ameisen attraktiv. Allerdings betasteten die Ameisen die Samen nach dem Auffinden und entschieden sich in der Regel dafür, die Samen doch liegen zu lassen. Offensichtlich dient der Geruch dem Auffinden und das Betasten einer weiteren Kontrolle. Es gelang den Forschern, aus den Antennen einzelner Ameisen Nervensignale abzuleiten, wenn die Ameisen die Samen rochen. Dadurch konnten immerhin fünf chemische Komponenten identifiziert werden, die für den attraktiven Samengeruch zuständig waren. Eine geeignete Mischung dieser fünf Substanzen lockte die Ameisen an, wirkte aber etwas schlechter als der natürliche Extrakt. Vermutlich sind an der Erkennung noch weitere der bis zu 50 verschiedenen Geruchskomponenten beteiligt. Einer der identifizierten Geruchsstoffe ähnelt einem Pheromon (Sexuallockstoff). Noch ist unklar, wie die Pflanzen diese chemische Komponente herstellen, die bislang nur aus Pilzen oder anderen Ameisenarten bekannt war.

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Akazien wachsen besser, wenn Giraffen davon fressen
Abb. 2: Die Flötenakazie (Acacia drepanolobium) beherbergt Ameisen der Art Crematogaster mimosae. (© Todd Palmer, Abdruck mit freundlicher Genehmigung.

In der afrikanischen Savanne wachsen mehrere Akazienarten; am bekanntesten davon ist sicher die Schirmakazie, doch auf den lehmigen Hochebenen wächst vor allem die Flötenakazie (Acacia drepanolobium). Sie besitzt eigenartig aufgeblasene Dornen, daher der Name. Vielfach kommt aus den Blattdornen sofort eine Menge von Ameisen gelaufen, sobald deren Zweige erschüttert werden. Es handelt sich um Crematogaster mimosae, die ihre Pflanze aggressiv gegen die Pflanzenfresser der Region, also vor allem Giraffen, verteidigen (Abb. 2). Normalerweise sind ca. 50% der Bäume mit C. mimosae besiedelt. Die Ameisen werden als Gegenleistung für ihre Sicherheitsdienste von den Bäumen mit Wohnungen in den Blattdornen und mit Nektar aus zusätzlichen Nektarien versorgt.

Eigentlich, so sollte man daher meinen, müssten die Pflanzen besser gedeihen, wenn man den Wildverbiss durch die Giraffen generell verhindert. Ein solches Experiment unternahmen Palmer und Mitarbeiter (2008). Sie zäunten einen Bereich ein und beobachteten über zehn Jahre hinweg, wie sich dieser Teil der Savanne entwickeln würde. Da die Bäume nicht mehr auf die Sicherheitsdienste der Ameisen angewiesen waren, verringerten sie das Volumen der Blattdornen ebenso wie das Angebot an zusätzlichem Nektar. Diese schlechteren Wohnbedingungen für C. mimosae-Ameisen führte dazu, dass nur noch 20% der Bäume mit dieser Ameisenart besiedelt waren. Die übrigen Bäume bleiben aber nicht ameisenfrei, sondern werden von einer nahe verwandten Art, der C. sjostedti besiedelt. Diese zweite vorherrschende Art lebt aber nicht in den Blattdornen, sondern in Holzgängen, die von Käferlarven gebohrt wurden. Sie verteidigt die Bäume zwar auch, aber bei weitem nicht so aggressiv. Diese zweite Ameisenart ist auch nicht auf den zusätzlichen Nektar der Bäume angewiesen. Das größte Problem dürfte sein, dass diese C. sjostedti die Bäume nicht gegen die holzbohrenden Käferlarven schützt, in deren Gängen sie ja lebt. Das schwächt die Bäume, sie wachsen langsamer und sterben doppelt so häufig wie solche, die mit C. mimosae besiedelt sind, die auch die Holzlarven bekämpfen.

Letztendlich führte das Aussperren der Giraffen zu einer Abwärtsspirale: Der ausbleibende Wildverbiss verschlechtert die Wohnbedingungen für die aggressive Baumpolizei C. mimosae. Die nun von C. sjostedti übernommenen Bäume gedeihen aber letztlich schlechter und sterben schneller. Es scheint sich also um ein austariertes Beziehungsgeflecht zu handeln. Es wäre interessant zu wissen, ob sich im Laufe der Jahre ein neues Gleichgewicht einstellen würde, wenn die Giraffen dauerhaft fehlen würden, z. B. weil sie ausgestorben sind.

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Fadenwürmer verwandeln Ameisen in leckere Beeren
Abb. 3: Cephalotes atratus mit einem rot glänzenden Hinterleib. (© Steve Yanoviak, University of Arkansas; Abdruck mit freundlicher Genehmigung)

In Zentral- und Südamerika lebt die Große Schildkrötenameise (Cephalotes atratus, Abb. 3) in den Baumkronen des Regenwaldes. Natürlich kommt es vor, dass ab und zu solche Ameisen abstürzen. Diese Ameisen sind aber Gleitflieger und um am Boden des Urwalds nicht verloren zu gehen, gleiten sie während des Absturzes gezielt zum Stamm ihres Baumes zurück, um dann wieder nach oben zu krabbeln. Einige dieser Ameisen haben nun nicht einen schwarzen, matten Hinterleib, sondern einen roten, glänzenden. Als die Ameisen 1894 als neue Arten beschrieben wurden, wurde die rote Form sogar als Varietät beschrieben, weil sie so auffällig ist.

Es zeigte sich jetzt jedoch, dass hinter dieser roten Färbung eine komplexe Geschichte steckt. Die Ameisen verfüttern an ihre Larven u. a. auch Vogelkot. Enthält dieser die Jugendstadien eines bestimmen Fadenwurms (Nematoden), so infizieren sich die Ameisenlarven mit diesen. In den Ameisenlarven entwickeln sich die Fadenwürmer zu den erwachsenen Tieren. Die Ameisenlarve verpuppt sich, scheinbar ohne sichtbare Schädigungen. Kurz nachdem die neue Ameise aus der Puppe schlüpft, paaren sich die Nematoden im Hinterleib der Ameisen. Die männlichen Fadenwürmer sterben daraufhin, die Weibchen fangen an, Eier zu produzieren, und der Hinterleib der Ameisen schwillt an. Die Fadenwurm-Eier sind gelb und die Nematoden schwächen von innen heraus die dunkle Haut der Ameisen. Im Endeffekt sorgt das für die auffällig rote Farbe des Hinterleibes.

Gleichzeitig verändern die Fadenwürmer das Verhalten der Ameisen: 1. Sie zwingen die Ameise dazu, ständig mit dem Hinterleib zu winken. 2. Die Ameisen sind wenig aggressiv und 3. sie produzieren keinen Alarmduftstoff, wenn sie gestört werden. Diese Veränderungen korrelieren mit der Qualität der Farbe: Je mehr infektiöse Eier die Ameisen enthalten, um so stärker ändert sich ihr Verhalten. Die Veränderungen gehen aber weiter. Die Ameisen laufen also mit rotem glänzendem und erhobenem Hinterleib in den Baumkronen umher und sind für Vögel, die rote Beeren lieben, sehr attraktiv. Jedoch heißen die Ameisen nicht umsonst Große Schildkrötenameisen, ihre Außenhaut ist dick und sie sind zusätzlich mit recht großen Dornen bewehrt und daher keine angenehme Mahlzeit für einen Vogel, der auf eine leckere Frucht aus ist. Bemerkenswerterweise schwächen die Nematoden das Gelenk zwischen Brust- und Hinterleib. Wird am Hinterleib gezogen, so löst er sich ab, längst bevor die gesamte Ameise vom Blatt abgezogen wird. Die notwendige Kraft ist etwa 14-mal niedriger, als normalerweise nötig wäre, um den Ameisen den Hinterleib abzureißen. Das Pflücken dieser Frucht wird den Vögeln wirklich einfach gemacht. Im Vogel schlüpfen die Fadenwurm-Eier und die ausgeschiedenen Jugendstadien der Fadenwürmer vollziehen wieder ihren Kreislauf.

Die Veränderungen, die die Fadenwürmer mit den Ameisen vornehmen, werden von Biologen als erweiterter Phänotyp bezeichnet. Gleichzeitig kommt der Nematode so indirekt natürlich in den Besitz von Flügeln, die er selbst nicht hat. Alles in allem eine Geschichte mit großem Wow!-Faktor, so Hughes und Mitarbeiter (2008), die darüber berichten.

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Literatur

Hughes DP, Kronauer DJC, Boomsma JJ (2008)
Extended phenotype: Nematodes turn ants into bird-dispersed fruits. Curr. Biol. 18, R294-R295.
Palmer TM, Stanton ML, Young TP, Goheen JR, Pringle RM, Karban R (2008)
Breakdown of an ant-plant mutualism follows the loss of large herbivores from an African savanna. Science 319, 192-195.
Youngsteadt E, Nojima S, Häberlein C, Schulz S & Schal C (2008)
Chemical Ecology Special Feature: Seed odor mediates an obligate antplant mutualism in Amazonian rainforests. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 4571-4575.

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