Wie schrecklich ist das einzige Insekt, das in der Antarktis leben kann?

Im Vergleich zur Arktis ist die Antarktis viel öder . Mehr als 95 % der Fläche sind das ganze Jahr über mit Eis bedeckt, und die breiteste Meerenge der Welt, die Drakestraße, trennt die Antarktis von den anderen Kontinenten der südlichen Hemisphäre. Der antarktische Zirkumpolarstrom ist wie eine unsichtbare Barriere, die die warme Strömung außerhalb der Antarktis isoliert.

Diese Trostlosigkeit spiegelt sich auch in der Insektenvielfalt wider: In der Arktis gibt es mehr als 2.000 bekannte Insektenarten, in der Antarktis jedoch nur ein einziges heimisches Insekt , die Antarktische Mücke ( Belgica antarctica ).

Obwohl ihr Name das Wort „Mücke“ enthält, gehört die Antarktische Mücke tatsächlich zur Familie der Zuckmücken (Chironomidae) und ist nicht die uns bekannte Mücke, die Menschen sticht. Der erwachsenen Antarktismücke fehlen außerdem Flügel und Mundwerkzeuge zum Blutsaugen. (Bildquelle: Wiki)

Bereits Ende des 19. Jahrhunderts entdeckte die belgische Antarktisexpedition diese Mücke erstmals in der Nähe der Gerlachestraße auf der Antarktischen Halbinsel. Als sich der Probenbereich nachfolgender Forscher allmählich nach Süden ausweitete, dehnte sich auch das Verbreitungsgebiet der Antarktischen Mücke nach Süden aus und überschritt den 69. südlichen Breitengrad. Doch im Laufe der Geschichte wurde nur dieses eine einheimische Insekt im südlichen Polarkreis gefunden.

Überleben ist nicht einfach

Wenn Sie in der Antarktis leben möchten, ist die Kälte die größte Herausforderung. Selbst wenn man nicht weit in die Nähe des Südpols vordringt, können die Temperaturen im Winter auf der Antarktischen Halbinsel, die auf einem relativ niedrigen Breitengrad (innerhalb des südlichen Polarkreises) liegt, mehrere zehn Grad unter Null Celsius erreichen. Glücklicherweise können dickes Eis und Schnee manchmal als hervorragende Isolierung dienen. Hier herrschen starke Winde mit über zehn Metern pro Sekunde und die Polarnacht dauert 19 Stunden am Tag. Die meiste Zeit ihres Lebens verstecken sich antarktische Mücken im Boden unter Eis und Schnee und genießen die Wärme von Eis und Schnee .

Messdaten zeigen, dass in etwa einem Zentimeter tiefen Böden die Temperatur an mehr als 300 Tagen im Jahr nicht unter -2 Grad Celsius und selbst an den kältesten Tagen nicht unter -5 Grad Celsius fällt.

Selbst bei Temperaturen unter Null kann die Antarktismücke verhindern, dass sie zu Eis gefriert . Ihre Hämolymphe (Insektenblut) enthält natürliches Frostschutzmittel , dessen Hauptbestandteile Erythrit, Glucose und Trehalose sind. Das Prinzip ähnelt dem Streuen von Salz auf die Straßen, um im Winter Schnee zu schmelzen. Diese Inhaltsstoffe können den Gefrierpunkt der Flüssigkeit im Körper der Antarktismücke senken und so die Bildung tödlicher Eiskristalle im Körper verhindern, die das Gewebe, insbesondere die Zellstrukturen, schädigen.

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Neben der Kälte hat die Antarktis ein weiteres fatales Problem, das leicht übersehen wird: Wassermangel . Die anhaltenden Temperaturen unter Null führen nicht nur dazu, dass Körperflüssigkeiten gefrieren, sondern führen auch dazu, dass fast alles flüssige Wasser in einen festen Zustand übergeht. Wasser ist die Quelle des Lebens, Eis jedoch nicht. In kalten Umgebungen können die meisten Organismen festes Eis nicht nutzen. Antarktische Mücken sind jedoch nicht nur sehr widerstandsfähig gegen Dehydration, sie können dies sogar zu ihrem Vorteil nutzen.

Dies unterscheidet sich von der Hauptmethode, mit der Organismen in der Wüste Dürre widerstehen – der Verringerung der Wasserverdunstung. Antarktische Mücken nutzen den Unterschied im Dampfdruck zwischen ihrem Körper und der Außenwelt, um sich in einen „ schützenden Dehydrationszustand “ zu versetzen. Forscher haben Tests im Labor durchgeführt und festgestellt, dass antarktische Mücken unter extremsten Bedingungen eine Dehydration von fast 70 % tolerieren können . Im Vergleich dazu sind die kognitiven Fähigkeiten des Menschen beeinträchtigt, wenn er 2 % seines Körpergewichts an Wasser verliert.

Noch wichtiger ist, dass unter Bedingungen extremer Dehydration die Konzentration des „Frostschutzmittels“ in der Hämolymphe und der intrazellulären Flüssigkeit zunimmt, was den Schmelzpunkt weiter senken und ein Gefrieren verhindern kann. Der gesamte Dehydrationsprozess läuft sehr schnell ab, und wenn sich die Umgebung erwärmt und die Luftfeuchtigkeit zunimmt, können die Larven der Antarktismücke schnell „rehydrieren“ – die Larven können mindestens 4 Dehydrations-Rehydrations-Zyklen überstehen, um sich an natürliche Feuchtigkeitsschwankungen anzupassen.

Brutzeit anpassen

Auch wenn die antarktische Mücke dafür sorgen kann, dass sie nicht zu einem Stück Eis wird, muss in einer solch rauen Umgebung jeder Energieaufwand sorgfältig berechnet werden – der Winterschlaf wird zu einer sehr kostengünstigen Option.

Bei vielen Wirbellosen gibt es grundsätzlich zwei Arten von Ruhezuständen. Einer davon heißt Ruhephase , ein Prozess, der ein bisschen dem Winterschlaf von Schlangen ähnelt und hauptsächlich durch äußere Umweltbedingungen gesteuert wird . Wenn die äußere Umgebung hart genug ist, beispielsweise eine gewisse Kälte, stellt der Körper schnell unnötige Lebensaktivitäten ein und geht schnell in einen Ruhezustand über. Zu diesem Zeitpunkt benötigen Insekten nur eine geringe Menge an Nahrung, um am Leben zu bleiben. Wenn der Frühling kommt und die Blumen blühen, erholt sich der Körper schnell und gewinnt seine Vitalität zurück.

Eine andere Art des Winterschlafs ist nicht so „lässig“. Sie ist im „Urcode“ der Organismen festgeschrieben und wird Diapause genannt. Wenn die Larven ein gewisses Entwicklungsstadium erreicht haben, stellen sie ihre Entwicklung aktiv ein und treten in einen weiteren Ruhezustand ein. Zu diesem Zeitpunkt kommt die Zellteilung der Larven nahezu zum Erliegen und ihr Stoffwechsel verlangsamt sich deutlich, bis die „Programmbedingungen“ zur Beendigung des Winterschlafs erfüllt sind. Im Allgemeinen neigen Insekten dazu, zwischen Diapause und Ruhezustand nur eine Strategie zu verfolgen, doch eine kürzlich in Scientific Reports veröffentlichte Studie ergab, dass antarktische Mücken diese beiden Methoden kombinieren, um den harten antarktischen Winter zu überleben.

Die Antarktismücke lebt etwa 2 Jahre, davon die meiste Zeit als Larve. Während des ersten Winters verfallen die Larven im zweiten Stadium in eine Ruhephase. Der Vorteil der Ruhephase ist die Flexibilität . Sobald die Umgebung geeignet ist, können sie sich schnell erholen und jede Gelegenheit zur Entwicklung und zum Wachstum nutzen.

Doch im Winter des folgenden Jahres, als die Antarktismücken in das Endstadium ihrer Larven eintraten und sich eigentlich auf die Verpuppung zu erwachsenen Tieren vorbereiten sollten, hatten sie es nicht mehr eilig. Forscher fanden heraus, dass die Larven der Antarktismücke zu diesem Zeitpunkt ihre Entwicklung einstellen und in eine Ruhephase eintreten. Diese erzwungene Ruhephase endet mit dem Einsetzen niedriger Temperaturen im Winter. Dann beginnen sich die Larven langsam zu verpuppen, verwandeln sich in erwachsene Tiere und bringen im Sommer des folgenden Jahres die nächste Generation hervor.

Paarende antarktische Mücken (Bildquelle: RE Lee/Iryna Kozeretska et al., 2021)

Bei dieser scheinbar zeitraubenden Vorgehensweise handelt es sich in Wirklichkeit um eine besondere Maßnahme der antarktischen Mücken, um sich die kostbare Brutzeit zu sichern.

Nachdem die Antarktismücke aus der Puppe geschlüpft ist, kann das erwachsene Tier weniger als 10 Tage überleben. Sie müssen Mücken im richtigen Alter finden, um sich zu paaren und innerhalb weniger Tage Nachwuchs zu zeugen. Daher ist das in ihren Genen verankerte Diapause-„Programm“ der Schlüssel dafür, dass sie gleichzeitig erwachsen werden und ihre Brutzeiten aufeinander abstimmen können .

Im Sommer des zweiten Jahres legen weibliche Antarktismücken mit Schleim bedeckte Eier in Moose und Erde (der Schleim hat auch die Funktion, Austrocknung zu verhindern und Wärme zu speichern). Durch die Eiablage wird der Hinterleib der weiblichen Antarktismücken zerstört, sodass die meisten von ihnen kurz nach der Ablage ihrer einzigen Eier sterben. Nach etwa 40 Tagen schlüpfen aus diesen Eiern neue Larven der Antarktischen Mücke, die erneut ihre Überlebensfähigkeiten in der eisigen Umgebung unter Beweis stellen.

Ein neuer Lebenszyklus beginnt.

Verweise

[1]https://www.nature.com/articles/s41598-025-86617-4

[2]https://www.eurekalert.org/news-releases/1072917

[3]https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1744-7917.12925

[4]https://www.nature.com/articles/ncomms5611

[5]https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/1365-2435.12229

[6]https://www.uc.edu/news/articles/2019/02/n2069513.html

Planung und Produktion

Quelle: Global Science (ID: huanqiukexue)

Herausgeber: Zhong Yanping

Korrekturgelesen von Xu Lailinlin

Das Titelbild und die Bilder in diesem Artikel stammen aus der Copyright-Bibliothek

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