Der neuste Beweis: Den romantischen „Brautflug“ in der Insektenwelt gab es schon vor 100 Millionen Jahren!

Beim Schwarm handelt es sich um ein Gruppenverhalten, das während der Balz von Insekten auftritt. Eintagsfliegen, Köcherfliegen, Steinfliegen und viele niedere Zweiflügler haben die Angewohnheit, während der Hochzeit zu fliegen. Wenn Insekten zur Paarung fliegen, geben Gruppen männlicher Insekten Pheromone oder Geräusche ab, um weibliche Insekten anzulocken, wodurch die Chancen männlicher Insekten, eine Partnerin zu finden, erheblich steigen. Allerdings gibt es für wichtige Fragen, wie etwa die nach dem Ursprung des Brutflugs bei Insekten und der frühen Evolution des Brutflugverhaltens, noch keine klaren Antworten.

Abbildung 1. Die Rekonstruktion des Paarungsflugs von Köcherfliegen in der mittleren Kreidezeit (gezeichnet von Zuo Xiaoran) zeigt die Szene, in der Köcherfliegen am Abend der mittleren Kreidezeit vor 99 Millionen Jahren ihren Paarungsflug durchführen.

Um diese wissenschaftliche Herausforderung anzugehen, veröffentlichten Professor Ren Dong und seine Kollegen vom Innovationsteam des Bildungsministeriums zur Insektenevolution an der Capital Normal University eine Forschungsarbeit im National Science Review. Sie untersuchten mehr als 100 Bernsteinproben von Insektenansammlungen aus der Mittelkreidezeit Myanmars und stellten fünf neue Arten fest: Copulariella ramus aus der Familie der Microcadidae (1 neue Gattung, 1 neue Art), Palerasnitsynus queqiaoi, Palerasnitsynus qixi, Palerasnitsynus aggregatus und Palerasnitsynus xiuqiu.

Abbildung 2. Exemplare von Insektenansammlungen in Bernstein aus der Mittelkreide: A, Copulariella ramus; B, Palerasnitsynus queqiaoi; C, Palerasnitsynus qixi; D, Palerasnitsynus aggregatus.

Durch systematische Untersuchung der Exemplare wurde festgestellt, dass es in dieser Zeit bei den Trichoptera einen Geschlechtsdimorphismus gab. Außerdem wurden im Bernstein-Trichoptera-Cluster eine Reihe wichtiger Merkmale und Unterschiede entdeckt: Die Mundwerkzeuge der Männchen waren extrem degeneriert und ihre Facettenaugen waren größer und ausgeprägter, die Weibchen hatten einen vergrößerten Hinterleib, die Flügel waren speziell geformt und die Paarungshaltung von Männchen und Weibchen war unterschiedlich, und es gab Unterschiede hinsichtlich der Anzahl der Männchen und Weibchen im Cluster. Gleichzeitig konnte durch Statistiken und Messungen der Körperparameter aller gut erhaltenen Individuen sowie durch eine Hauptkomponentenanalyse gezeigt werden, dass sich bei Köcherflüglern in der Mittelkreide ein Verhalten entwickelt hatte, bei dem es um den Hochzeitsflug ging.

Um die Evolution des Hochzeitsflugverhaltens bei Köcherflüglern zu untersuchen, erstellte das Team anhand eines Datensatzes von 16 noch existierenden Köcherflüglerfamilien einen phylogenetischen Baum der Köcherflügler und verwendete dabei einen Forschungsansatz, der alte und moderne Forschung kombiniert. Auf dieser Grundlage und in Kombination mit der Analyse der Rekonstruktion des Ahnenzustands gelangte man zu dem Schluss, dass das Paarungsflugverhalten bereits vorhanden war, als die Köcherfliegen erstmals in der Trias auftauchten, was darauf hindeutet, dass das Paarungsflugverhalten ein Ahnenmerkmal der Köcherfliegen ist. In der Evolution der Köcherflügler hat auch das Verhalten des Hochzeitsflugs als ursprüngliches Merkmal mehrere Umkehrungen erfahren; bei den noch existierenden Anclopalidae ist das Verhalten des Hochzeitsfluges bei einigen Gruppen der Sphenopteridae und der Köcherfliegen mit den Sporen verloren gegangen; Bei den noch existierenden Entelopoda fehlt der Hochzeitsflug in mehreren Linien, darunter bei der Microcaddisfly, Protocaddisfly, Glossocaddisfly, Lepidodendron, Marshcaddisfly und Toothoceratidae.

Abbildung 3. Makroevolution des Hochzeitsflugs bei Trichoptera: Der auf der Grundlage morphologischer und molekularer Daten erstellte phylogenetische Baum der Trichoptera zeigt, dass das Hochzeitsflugverhalten ein ursprüngliches Merkmal der Trichoptera ist. Seit dem Eozän üben Fledermäuse einen starken Raubdruck auf Köcherflügler aus, die Hochzeitsflüge durchführen, was zum Verlust der Hochzeitsflüge in vielen Stämmen der Köcherflügler führte.

Seit dem Mesozoikum üben Vögel, Flugsaurier und Libellen einen erheblichen Druck auf die fliegenden Insekten aus. Allerdings ergab eine Analyse des Ahnenzustands, dass nur wenige evolutionäre Linien der Köcherflügler kein Paarungsflugverhalten aufwiesen. Dies lässt darauf schließen, dass diese fliegenden Raubtiere keinen signifikanten Einfluss auf den Paarungsflug der Köcherflügler hatten.

Die Paarungsflüge lebender Steinfliegen finden überwiegend in der Dämmerung und nachts statt. Auch die Zeit des Hochzeitsfluges mesozoischer Steinfliegen dürfte nach Einbruch der Dunkelheit liegen. Der Schlüssel zur Frage, ob Vögel und Reptilien tag- oder nachtaktiv sind, liegt in der Form des Skleralrings, einem Kreis aus Lederhautknochen, der den Augapfel umgibt. Studien haben gezeigt, dass die Form der Skleralringe der überwiegenden Mehrheit der Flugsaurier und mesozoischen Vögel denen moderner tagaktiver Vögel ähnelt, jedoch einen kleineren Innendurchmesser aufweist. Nachtaktive Vögel wie Eulen haben einen größeren Innendurchmesser, um das Licht nachts zu bündeln. Der Körperbau der frühen Libellen unterscheidet sich kaum von dem der heutigen Libellen und auch sie waren vermutlich tagsüber aktiv. Es wird vermutet, dass die frühen Vögel und großen Insekten des Mesozoikums keinen großen Raubdruck auf die paarungsbereiten Köcherfliegen ausübten. Aber im Känozoikum tauchten nachtaktive fliegende Raubtiere auf - Fledermäuse.

Die Icaronycteris-Fledermaus aus dem Eozän verfügte über die Fähigkeit zur Echoortung und konnte nachts jagen. Untersuchungen der Zähne und des Mageninhalts von Fledermausfossilien aus dem Eozän deuten darauf hin, dass sich frühe Fledermäuse hauptsächlich von fliegenden Insekten ernährten. Um nicht durch die Echoortung der Fledermäuse entdeckt zu werden, haben viele Insektengruppen seit dem Eozän Merkmale entwickelt, die Ultraschall wahrnehmen können, wie beispielsweise die Trommelfell-Hörorgane der Familien Noctuoidea, Teddyoptera und Gryllidae. Allerdings fehlt sowohl den lebenden als auch den fossilen Köcherfliegen diese Funktion, was bedeutet, dass Köcherfliegen-Insekten nicht in der Lage sind, Ultraschall von Fledermäusen zu erkennen. Feldbeobachtungen zeigen, dass Köcherfliegen auf Paarungsflügen zu den Lieblingsspeisen von Fledermäusen gehören und dass die Signale, die von einer großen Zahl von Insekten ausgehen, die sich während der Paarungsflüge versammeln, mit Ultraschall leichter zu erkennen sind als die Signale einzelner Insekten. Seit dem Eozän übte die Existenz von Fledermäusen wahrscheinlich einen starken Prädationsdruck auf Köcherflügler aus, die zum Hochzeitsflug neigten, was zum Verlust des Hochzeitsflugs in vielen Stämmen der Köcherflügler führte.

Weitere Einzelheiten finden Sie im Originalartikel:

Wang et al. Köcherfliegenschwärme in der Mittelkreide. National Science Review, 2024, 11: nwae227, doi: 10.1093/nsr/nwae227