Bizarre Vorlieben: Monarchfalter-Raupen gieren nach giftiger Pflanzenmilch
Komplexer, als angenommen: im Gewächshaus der Uni Hohenheim schützen sich
Monarchfalter-Raupen durch Pflanzen-Gift. Indem sie Gift-Pflanzen geradezu
melken
Video zur Pressemitteilung:
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Es ist ein niedliches Bild: Ein Tierbaby, das hingebungsvoll seine Milch
nuckelt. Nur: bei dem Säugling handelt es sich um eine gelb-schwarz
geringelte Raupe. Und bei der Milch um giftig-weißen Saft der
Seidenpflanze. Kredenzt wird dieser Giftcocktail in einer Pipette durch
Anja Betz, Doktorandin an der Universität Hohenheim in Stuttgart. Doch die
Biologin handelt nicht in böser Absicht: die Jung-Insekten lieben den
giftigen Saft und suchen gezielt nach ihm. Dazu müssen sie allerdings erst
ein gewisses Alter erreichen. Für Fressfeinde kann das Seidenpflanzen-Gift
im Raupenkörper jedoch tödlich sein. Die wissenschaftlichen Details
erschienen jetzt in der Zeitschrift „Proceedings of the Royal Society B /
Biological Sciences:
https://royalsocietypublishing
Die Luft ist erfüllt von blumig-würzigem Blütenduft. Darin schwingen
leichte Noten von Vanille und Honig. Und viele, sehr viele, sehr
farbenfrohe Schmetterlinge. Es sind Monarch-Falter. Das gleißende Licht
der Keramik-Dampf-Lampen lässt ihre Flügel leuchten: Orange mit schwarzen
Adern und weißgepunkteter Bordüre.
Gelb-orange ist auch die Quelle des Duftes: Die Blütenpracht der
Seidenpflanze (Asclepias curassavica), einem schulterhohen
Hundsgiftgewächs aus Amerika. In ihren Pflanzenadern fließt ein milch-
weißer, klebriger und giftiger Pflanzensaft. Auf ihren Blättern ringeln
sich grüngelbe Raupen in neongrellem Ringelsocken-Look. Es sind die Raupen
der Monarchfalter, und sie ernähren sich von der Giftpflanze aus Amerika.
Und zwar ausschließlich von dieser.
Forschungsprojekt und Besuchermagnet Hightech-Gewächshaus
Das Mini-Ökosystem hinter Glas ist einer der Besuchermagneten im
Phytotechnikum, dem künftig größten HighTech-Forschungsgewächshaus
Europas. Als Deutschlands Nr. 1 in Agrarforschung erprobt die Universität
Hohenheim dort neue Ansätze für eine nachhaltigere Landwirtschaft und
forscht für den Erhalt der Biodiversität. Die Monarchfalter sind Teil der
biologischen Grundlagenforschung, mit der Prof. Dr. Georg Petschenka
grundlegende Zusammenhänge in der Ökologie erkundet.
Ministerpräsident und Hohenheim-Absolvent Winfried Kretschmann ließ sich
bereits einen Falter auf die Handfläche setzen. Forschungsministerin Petra
Olschowski bestaunte kurz nach ihrer Vereidigung die Monarchen.
Bundeslandwirtschaftsminister Cem Özdemir besuchte die Luftakrobaten
zusammen mit Kolleg:innen der G7-Ministerkonferenz, die 2023 an der
Universität Hohenheim zum Austausch eingeladen hatte.
Ältere Raupen lieben die Giftmilch-Fütterung im Labor
Dank des Falter-Biotops stießen die Insektenforscher:innen der Universität
Hohenheim nun auf neue Erkenntnisse über das komplexe Miteinander von
Seidenpflanze und Monarchfalter-Raupen. Und sie widerlegten ältere Mythen
über die Ernährungsgewohnheiten des Insektennachwuchses.
Deutlich wird das im Labor, wo Doktorandin Anja Betz die giftige Milch der
Seidenpflanzen auf Pipetten zieht. In Video-Aufnahmen dokumentiert die
Forscherin, wie begierig der Insektennachwuchs ab einem Alter von einigen
Tagen die Pipette sucht, um Gift zu nuckeln.
Pflanzengift schützt lebenslang vor Fressfeinden
„Auf diese Weise bauen die Tiere einen lebenslangen Schutz vor
Fressfeinden auf“, erklärt Prof. Dr. Petschenka, der die Doktorarbeit von
Betz betreut. Wenn beispielsweise Vögel die Raupen oder Schmetterlinge
fressen, hemmt das Gift ein lebenswichtiges Enzym, das für den Ausgleich
von Natrium und Kalium in Körperzellen sorgt. Ohne diesen Ausgleich bricht
die Energieversorgung der Zellen zusammen. Was selbst für größere Tiere
tödlich sein kann.
Die Monarchfalter selbst haben im Lauf der Evolution einen Weg gefunden,
mit dem Gift in ihrem Körper zu leben. Die leuchtenden Farben der
Schmetterlings-Flügel und die grellbunten Ringel der Raupen dienen dazu,
ihre Feinde zu warnen und abzuschrecken.
Frühere Forschung unterschätzte die Affinität der Raupen zum Pflanzensaft
Bislang wenig beachtet war jedoch die Gier, mit der vor allem ältere
Raupen dem schützenden Pflanzensaft verfallen. Und dass sie die
Seidenpflanze förmlich dafür melken: Dazu kappen die Raupen gezielt die
Hauptblattader, die den meisten Milchsaft führt, und saugt sie diese
geradezu aus. „Vein cutting“ bezeichnet Betz dieses Verhalten mit dem
Fachausdruck.
„Eigentlich kennen wir das Anbeißen von Leitungsbahnen durch Insekten nur,
um genau das Gegenteil zu erreichen: Statt Milchsaft zu suchen, wollen sie
ihn vermeiden. Dazu beißen sie die Pflanzenblätter an, lassen den Saft
abfließen und fressen dann gefahrlos das trockene Blattgemüse. Das ist ein
Klassiker der chemischen Ökologie“, erklärt Prof. Dr. Petschenka.
Als Beispiel für diese Vermeidungstaktik nennt der Forscher der
Universität Hohenheim die Raupen der Gattung Euploea. Das sind enge
Verwandte des Monarchfalters, die sich ebenfalls von Seidenpflanzen
ernähren, aber deren Gifte nicht speichern. „Wenn diese Raupen die
Hauptblattader durchtrennen, spucken sie den Pflanzensaft sofort wieder
aus.“
Caterpillar-Cats: So gierig wie Katzen auf Milch
Die Idee, dass Monarchfalter-Raupen ganz andere Ziele verfolgen, kam Prof.
Dr. Petschenka und Anja Betz durch eine Beobachtung: „Uns fiel auf, dass
Monarchfalter-Raupen ihre Blattmahlzeit ohne Umschweife begannen, statt
einen vorläufigen Biss zu machen und das Trockenlaufen der Blätter
abzuwarten. Das hat uns erst einmal misstrauisch gemacht“, berichtet Prof.
Dr. Petschenka
Bestätigt sahen sich die beiden auch durch Bissspuren, bei denen kein Saft
mehr an der Blattwunde zu finden war. "Wären die Bisse erfolgt, um den
Saft abrinnen zu lassen, hätten wir angetrocknete Reste erwartet ",
ergänzt Betz. Vielleicht waren diese Bisse also nicht dazu gemacht, um den
klebrigen Giftsaft zu vermeiden – sondern um ihn zu finden. Den Beweis
dafür brachten dann die Laborexperimente.
Überrascht waren die beiden allerdings dann doch, wie gierig die ältere
Raupenzöglinge auf den angebotenen Giftsaft reagierten. „Wenn wir ihnen
einen Tropfen reichen, tauchen die Tiere ihre Mundwerkzeuge regelrecht in
die Saftperlen hinein“, berichtet Betz. „Sie wirken dann eher wie kleine
Katzen, die genüsslich ihre Milch aufschlecken.“
Frisch geschlüpfte Monarchfalter-Raupen müssen den klebrigen Saft noch
meiden
Für ihre Technik müssen die Raupen des Monarchfalters jedoch erst eine
gewisse Größe und Kraft in den Kauwerkzeugen erreichen. „Frisch
geschlüpfte Monachfalter-Raupen meiden dem Pflanzensaft. Wir vermuten,
dass der dickliche Saft die kleinen Fresswerkzeuge verkleben würden, so
dass die Junglarven verhungern müssten“, erläutert Betz.
Das zeigen die Baby-Raupen auch im Laborexperiment: Wenn Betz ihnen die
Saft-Pipette anreicht, wenden sie sich ab. Und auch den Milchsaft-Perlen,
die Betz für sie auf Blätter tropft, weichen die Tiere aus. „Für besondere
Vorlieben“, so Betz, „braucht es halt doch ein gewisses Alter.“
Text: Klebs
