Wie finden Heuschrecken ihre Partner? Wissenschaftler haben es herausgefunden.

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Insektenpraktikant (PhD in Biologie)

Hersteller: China Science Expo

Anmerkung des Herausgebers: Um die neuesten Entwicklungen in Spitzenwissenschaft und -technologie zu verstehen, hat das Spitzenwissenschafts- und -technologieprojekt von China Science Popularization eine Artikelserie mit dem Titel „Hilfe beim Verstehen führender wissenschaftlicher Zeitschriften“ veröffentlicht, in der herausragende Artikel aus maßgeblichen Zeitschriften ausgewählt und so schnell wie möglich in einfacher Sprache interpretiert werden. Erweitern wir unseren wissenschaftlichen Horizont und genießen wir den Spaß an der Wissenschaft durch das Fenster der Top-Zeitschriften.

Apropos Heuschrecken: Den Kindern von heute ist das vielleicht noch nicht so vertraut. Ihre Erinnerungen bestehen nur aus den Heuschrecken, die sie als Kind im Gras gefangen haben und die mancherorts auf den Esstischen lagen.

Doch in den frühen Jahren, als unsere Eltern und Großeltern noch lebten, erschraken die Menschen schon bei der Erwähnung des Wortes „Heuschrecke“. Dies lässt sich bereits an der Charaktererstellung erkennen. Das Zeichen „Heuschrecke“ ist eine Kombination aus „Insekt“ und „Kaiser“. Die Menschen der Antike waren der überwältigenden Heuschreckenplage hilflos ausgeliefert. Sie glaubten, dass Heuschrecken die Könige der Insekten seien und bauten sogar Heuschreckentempel, um sie anzubeten und zu beten, dass es keine Heuschreckenplage geben möge. Daher wurden Heuschreckenplagen zusammen mit Überschwemmungen und Dürren zu den drei größten Katastrophen in der alten landwirtschaftlichen Zivilisation meines Landes.

Heuschrecke

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Unsere Vorfahren kämpften Tausende von Jahren gegen Heuschrecken, doch erst mit der Gründung des Neuen China konnten Heuschreckenplagen durch wissenschaftliche Prävention und Kontrolle ausgerottet werden. Dennoch darf die Bedrohung durch Heuschrecken weltweit nicht unterschätzt werden. Fast jedes Jahr können wir in den Nachrichten sehen, dass Heuschrecken in verschiedenen Teilen der Welt schwere Katastrophen verursachen.

Um Problemen vorzubeugen, bevor sie auftreten, betreibt unser Land Forschung zur Heuschreckenbekämpfung. Dabei geht es schon lange über die statistische Klassifizierung und morphologische Beobachtung hinaus, es ist tief in den molekularen Bereich vorgedrungen und nimmt weltweit sogar eine Vorreiterrolle ein.

Einzelgängerheuschrecken und Herdenheuschrecken

In einer aktuellen Studie haben chinesische Wissenschaftler herausgefunden, dass einzelgängerische Heuschreckenweibchen große Mengen Dibutylphthalat (DBP) freisetzen, um einzelgängerische und gesellige Männchen anzulocken und ihnen so eine erfolgreiche Fortpflanzung zu ermöglichen.

Die sogenannten Einzelgängerheuschrecken sind eigentlich mit den Schwarmheuschrecken verwandt. Solitäre Heuschrecken sind eigentlich grüne Grashüpfer, die im Sommer und Herbst im Gras herumspringen. Da Heuschrecken in der Natur verstreut vorkommen, wechseln sie nur dann in einen Herdenzustand, wenn äußere Faktoren sie dazu veranlassen. Vereinzelte Heuschrecken sind überall grün und verschmelzen mit dem Gras. Sie leben ruhig in der Wildnis. Nur wenn sie sich fortpflanzen wollen, kommen eine männliche und eine weibliche Heuschrecke zusammen. Nach Abschluss ihrer Mission werden sie sich trennen und weiterhin „einsame Ranger“ sein.

Bei den geselligen Heuschrecken ist das genaue Gegenteil der Fall. Die Körper ihrer Jungen sind überwiegend braun und schwarz, wodurch sie im Gras fehl am Platz wirken. Eine große Gruppe von Heuschrecken lebt zusammen und wächst wie ein Schneeball weiter. Sie handeln selten allein und verursachen schließlich eine Heuschreckenplage.

Einzelgänger und Herdenheuschrecken

(Fotoquelle: Stimme der Chinesischen Akademie der Wissenschaften)

Daher sind Schwarmheuschrecken und Einzelgängerheuschrecken relative Begriffe und die beiden Formen können ineinander überführt werden. Wissenschaftler haben zuvor die wichtige Verbindung 4VA entdeckt, die von diesen beiden Heuschrecken umgewandelt wurde, sowie das Prinzip der Farbänderung bei diesen beiden Heuschrecken. Bei Interesse können Sie auch unsere anderen populärwissenschaftlichen Artikel lesen.

Heuschreckenschwarm

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Bei geselligen Heuschrecken ist die Partnersuche natürlich sehr einfach und bereitet im Grunde keine Schwierigkeiten, da sie große Gruppen bilden und das Verhältnis Männchen zu Weibchen etwa 1:1 beträgt. Aber was ist mit den einzelnen Heuschrecken? Jeder von ihnen ist ein „einsamer Ranger“ und einige von ihnen haben seit ihrer Kindheit nie wieder eines ihrer Artgenossen gesehen. Können sie sich also immer noch erfolgreich fortpflanzen? Dennoch haben Wissenschaftler herausgefunden, dass sich einzelne Heuschrecken fortpflanzen und Nachkommen zeugen können. Was ist der Grund?

Heuschreckenzucht

Viele Insekten können Geräusche machen, und Heuschrecken sind da keine Ausnahme. Könnte es also sein, dass der Klang Heuschrecken des anderen Geschlechts anlockt? Allerdings konnten Wissenschaftler in ihren aktuellen Untersuchungen keine Hinweise darauf finden, dass Geräusche bei der Anlockung von Heuschrecken des anderen Geschlechts eine Rolle spielen.

Zuvor hatten auch die Sexualpheromone der Wüstenheuschrecke (Schistocerca gregaria) Aufmerksamkeit erregt. Es wurde auch festgestellt, dass von weiblichen Wüstenheuschrecken freigesetzte Verbindungen wie 2,6-Nonadien und Valeriansäure elektrophysiologische Reaktionen (EAGs) bei Männchen auslösen und Paarungsverhalten herbeiführen können. Benzylacetonitril (PAN), das man früher für ein Aggregationspheromon oder Sexualpheromon der Wüstenheuschrecke hielt, erwies sich vor einiger Zeit als Warnstoff und Vorläufer eines Toxins, das von Wanderheuschrecken (Locusta migratoria) zur Bekämpfung von Vogelfraß und Kannibalismus eingesetzt wird.

Dies erinnert uns daran, dass die Unterschiede zwischen geselligen und einzelgängerischen Heuschrecken nicht nur sichtbar, sondern auch geruchlich sind. Beispielsweise wirkt 4-Vinylanisol (4VA), das von geselligen Heuschrecken freigesetzt wird, als Aggregationspheromon, das Individuen der gleichen Art anlockt, um Gruppen zu bilden, und die synchrone sexuelle Reifung weiblicher Heuschrecken fördert. Dann dachten die Wissenschaftler natürlich, ob einzelne Heuschrecken über eine ähnliche Verbindung verfügen könnten, um Artgenossen anzulocken. Schließlich können Gerüche weit getragen werden.

Heuschreckenlarven

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Erstens haben Wissenschaftler entdeckt, dass sich einige für den Geruch zuständige Strukturen auf den Fühlern von Heuschrecken bei Männchen und Weibchen unterscheiden und bei erwachsenen Heuschrecken in größerer Zahl vorkommen. Dies bestätigt die Hypothese der Geruchsinformation weiter: Es müsste ein spezielles chemisches Signal geben, um die Kommunikation zwischen männlichen und weiblichen Heuschrecken zu ermöglichen.

Daher sammelten die Wissenschaftler sämtliche flüchtigen Verbindungen von männlichen und weiblichen Heuschrecken, trennten sie einzeln, um Experimente zum Verhalten der Heuschrecken durchzuführen, und fanden nach unermüdlichen Bemühungen schließlich heraus, dass Dibutylphthalat (DBP), das in großen Mengen von einzelnen weiblichen Heuschrecken freigesetzt wird, sowohl einzelne als auch gesellige männliche Insekten anlocken kann, und zwar umso stärker, je weniger Insekten es gibt. Ist das nicht die perfekte Lösung für das Liebesproblem einsamer Heuschrecken? Dadurch ist es einzelnen Heuschrecken mit extrem geringer Dichte möglich, erfolgreich Partner zu finden und sich fortzupflanzen.

Welche weitere Bedeutung hat dieses von uns entdeckte Phänomen, abgesehen davon, dass es uns hilft, die „Liebesreise“ einzelner Heuschrecken zu verstehen? Die Antwort ist ja. Zunächst einmal ist die Biologie eine Grundlagenwissenschaft, die umfangreiche Forschungsanstrengungen erfordert. Manchmal kann eine Studie über Insekten Ideen für bestimmte zukünftige Forschungen am Menschen liefern. Natürlich gehört auch eine gewisse Glückskomponente dazu. Andererseits stellt dieser Lockstoff, der vor allem von solitären weiblichen Insekten produziert wird, aufgrund der Eigenschaft der Heuschrecken, zwischen Herden- und Einzelgängerleben wechseln zu können, auch einen potentiellen Bestand zur Erkennung und Vorbeugung von Heuschreckenplagen dar!

Quellen:

[1] Cui W, Ge J, Chen D, Nie