Warum ist die goldene Puppe golden?

Wow, goldene Legende!

Was denken Sie, wenn Sie das Bild unten sehen? Handelt es sich um einen Anhänger aus Gold oder um die Puppe einer Schmetterlingslarve?

Goldene Schmetterlingspuppe

(Fotoquelle: butterflyfarm.co.cr)

Die Antwort dürfte jeden überraschen. Bei diesem goldenen Objekt handelt es sich eigentlich um eine Insektenpuppe.

Viele Menschen fänden es vielleicht unglaublich, dass Insektenpuppen so leuchtende und dominante Farben haben können, als wären sie mit einer Schicht Gold überzogen, die glänzt und sogar die umgebende Landschaft reflektiert, was die Menschen über die Wunder der Natur staunen lässt.

Die auffällige goldene Puppe

Tatsächlich glitzern in der Natur die Puppen vieler Schmetterlinge golden in der Sonne, und die Schönheit und erstaunliche Brillanz der Insektenpuppen ist den Menschen schon seit langer Zeit aufgefallen. Das englische Wort für Chrysalis leitet sich vom griechischen Wort Chrysos ab, das Gold bedeutet.

Die goldgepanzerte Puppe im Bild oben gehört zu einem Schmetterling namens Tithorea tarricina, der zur Familie der Nymphalidae gehört und in Mexiko, Mittelamerika und Südamerika in Tiefland- und Hangwaldgebieten vorkommt.

Verglichen mit der dominanten goldenen Puppe ist das erwachsene Tier des Taxiaoxiao-Schmetterlings ein wenig „gewöhnlich“. Das Muster der Flügel der erwachsenen Tiere variiert stark. Normalerweise ist die Rückseite der Vorderflügel ganz schwarz und mit weißen Flecken verziert, während die Hinterflügel orange mit schwarzen Rändern sind. Allein beim Betrachten des Bildes des Erwachsenen dürfte es jedem schwerfallen, die beiden miteinander in Verbindung zu bringen.

Taxiao Xiaodie

(Fotoquelle: butterflyfarm.co.cr)

Neben dem Idea leuconoe sind auch die Puppen einiger Schmetterlinge golden. Der Große Seidenfalter gehört ebenfalls zur Familie der Edelfalter und ist hauptsächlich in Taiwan, auf den Diaoyu-Inseln, der Malaiischen Halbinsel, in Indonesien, Japan und anderen Orten verbreitet. Der Große Seidenfalter fliegt langsam und anmutig, gleitet und dreht sich oft auf Luftströmungen in der Luft, weshalb er auch „Papierdrachen-Schmetterling“ genannt wird.

Großer Seidenschmetterling

(Bildquelle: bramanswanderings.com)

Auch die Puppe des Großen Seidenfalters leuchtet in goldenem Licht und weist zahlreiche zarte schwarze Punktmuster auf. Wenn jedoch aus der Puppe ein erwachsenes Tier wird, verliert die leere Schale ihren früheren Glanz und ist nicht mehr blendend.

Goldene Puppe des großen Seidenfalters

(Bildquelle: animal.photos)

Im Vergleich zu den beiden oben genannten ist die Puppe des Monarchfalters (Danaus plexippus) viel unauffälliger.

Trotz des eindrucksvollen Namens ist die Puppe des Monarchfalters nicht rundum golden, sondern hat an der Oberseite einen „goldenen Rand“. Manche Leute nennen diesen goldenen Rand die „Krone“ des Monarchfalters. Neben der glänzenden „Krone“ befinden sich auf der Puppe des Monarchfalters einige verstreute „Goldpunkte“, die sowohl dezent als auch luxuriös wirken.

Monarchfalter-Puppe

(Bildquelle: bugguide.net)

Nachdem Sie so viele goldene Insektenpuppen gesehen haben, sind Sie neugierig auf eine Frage: Wie kleiden Schmetterlinge ihre Puppen in goldene Kleidung?

Das Geheimnis, Puppen in Gold zu verwandeln

Verschiedene Schmetterlinge haben unterschiedliche Antworten auf die obigen Fragen.

Insbesondere verwendet der Monarchfalter Pigmente, um die anspruchsvolle Operation durchzuführen, „seine Puppen in Gold zu verwandeln“, während der Taxiaoxiao-Schmetterling auf „Strukturfarben“ setzt, um seine Puppen mit einer goldenen Rüstung zu überziehen. Obwohl die Puppen beider Arten golden sind, haben sie dennoch ihre eigenen Merkmale.

Beginnen wir mit der „Krone“ auf der Puppe des Monarchfalters.

Schon in den 1970er und 1980er Jahren waren Wissenschaftler ihrer Neugier nicht gewachsen und führten entsprechende Untersuchungen an Monarchfaltern durch. Durch Beobachtung stellten sie fest, dass der goldene Rand der Puppenschale auch nach der Verwandlung des Monarchfalters in ein erwachsenes Tier noch vorhanden war und die goldene Farbe unabhängig vom Betrachtungswinkel unverändert blieb. Dieses Phänomen deutet darauf hin, dass die goldene Farbe der Puppe durch die Ansammlung von Pigmenten verursacht werden könnte.

Die goldenen Ränder sind noch auf der Puppe des Monarchfalters vorhanden

(Fotoquelle: natureshealingimages.com)

Welche Pigmentfarbe kommt diesem Gelb in der Natur am nächsten? Wie Sie vielleicht schon vermutet haben, sind es Carotinoide, die dafür verantwortlich sind, dass sich die Blätter im Herbst von grün nach gelb verfärben. Studien haben ergeben, dass die Larven des Monarchfalters Carotinoide aus den Pflanzen erhalten, die sie fressen. Wenn sich die Larven verpuppen, reichern sich in der Epidermis und der Kutikula in der „Kronen“-Position mehr Carotinoide an, wodurch diese Bereiche gelb erscheinen. Diese durch die Ansammlung von Pigmenten entstehende Farbe wird als Pigmentfarbe bezeichnet. Da Pigmente nicht immer stabil vorhanden sind, verblasst der goldene Rand der Puppe des Monarchfalters nach einer gewissen Zeit allmählich.

Als die Wissenschaftler die Larven mit künstlichem Futter fütterten, das keine Carotinoide enthielt, verloren die Puppen, in die sie sich verwandelten, ihren glänzenden „goldenen Rand“. Das schillernde Gold auf den Puppen verschwand und wurde durch helles Silber ersetzt.

Es ist erwähnenswert, dass die „Krone“ auf der Puppe des Monarchfalters normalerweise 24 Stunden nach der Puppenbildung zu funkeln beginnt. Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Carotinoide der „Krone“ lediglich ihre Farbe verleihen und das Blitzen daher rührt, dass die Puppe während des Aushärtungsprozesses eine spezielle, vorsprungsartige Struktur bildet, die Licht reflektieren und die „Krone“ zum Funkeln bringen kann.

Die hervorstehende Struktur auf der Puppe des Monarchfalters

(Quelle: Referenzen)

Im Vergleich zum Monarchfalter verfolgt der Taxiaoxiao-Schmetterling eine andere Strategie. Sie fungieren nicht als „Träger“ von Pigmenten, sondern sind auf die zarte Struktur der Puppenoberfläche angewiesen, um schillernde Farben zu erzeugen.

Jeder hat bestimmt schon einmal Skarabäen gesehen. Ihre Schalen sind nicht so glatt, wie sie aussehen. Stattdessen bestehen sie aus mehreren Schichten periodisch angeordneter Strukturen. Diese Strukturen können optische Phänomene wie Streuung und Beugung verursachen und so die sogenannte „Strukturfarbe“ erzeugen.

Goldener Weihnachtskäfer

(Bildquelle: biologiavida-oficial.blogspot.com)

Bei Schmetterlingen, deren Puppen rundum golden sind, wie etwa dem Taxiaoxiao-Schmetterling, ist die goldene Farbe auf der Puppenoberfläche nicht auf eine Ansammlung von Pigmenten zurückzuführen, sondern entsteht durch spezielle Strukturen in der Kutikula. Diese scheinbar dünne Hornschicht besteht tatsächlich nicht nur aus einer einzigen Schicht, sondern aus vielen dichten Schichten (Schicht D im Bild) und transparenten Schichten (Schicht C im Bild), die abwechselnd übereinander angeordnet sind. In einer solchen Struktur wird das Licht durch einen metallischen Glanz reflektiert.

Mikrostruktur der Kutikula einer Insektenpuppe

(Quelle: Referenzen)

Wenn sich die Puppe jedoch in ein erwachsenes Tier verwandelt, trocknet die Puppenhaut aus und die C-Schicht verschwindet, sodass die sichtbare Puppenhaut durchsichtig wird und ihren früheren Glanz verliert.

Allerdings sieht die goldene Puppe zwar gut aus, die goldene Farbe ist uns jedoch zu auffällig. Würde dies die Puppe nicht in Gefahr bringen?

Eigentlich ist es das nicht! Die Puppe verbirgt die große Weisheit der Schmetterlinge~

Weisheit in der Puppe

Unserer Ansicht nach sollten sich die erfolgreich getarnten Insektenpuppen perfekt in die Umgebung einfügen. Tatsächlich tun dies viele Schmetterlingspuppen.

Beispielsweise sieht die Puppe der Hebomoia glaucippe wie ein grünes Blatt aus. Wenn man nicht genau hinsieht, kann man nicht erkennen, dass es sich um eine Puppe handelt.

Puppe des Pieris-Schmetterlings

(Bildquelle: butterflycircle.com)

Einige sind als Blätter getarnt, und andere sind natürlich als Äste getarnt. Es muss gesagt werden, dass die Puppe des Schwalbenschwanz-Schmetterlings fast mit dem toten Ast verwachsen ist. Wenn da nicht die „Zündschnur“ am Bauch der Puppe wäre, könnte dann jeder erkennen, dass es sich um eine Insektenpuppe handelt?

Schwalbenschwanz-Schmetterlingspuppe

(Bildquelle: butterflycircle.blogspot.com)

Wie schützen sich diese glitzernden Insektenpuppen im Vergleich zu diesen Meistern der Tarnung?

Zu dieser Frage gibt es grundsätzlich zwei Ansichten. Einer Theorie zufolge dienen sie auch der Tarnung, wobei die glänzende Puppe wie ein Wassertropfen auf einem Blatt oder Baumstamm aussieht. Alternativ kann die glänzende Puppe die umgebende Landschaft wie ein Spiegel reflektieren, sodass es für natürliche Feinde schwierig ist, sie zu finden. Eine Studie ergab, dass die Puppen des Nesselfalters normalerweise golden sind. Wenn die Larven jedoch in einem wichtigen Stadium ihrer Entwicklung einem weißen Hintergrund ausgesetzt werden, verfärben sich ihre Puppen silbern und passen sich so dem Hintergrund an.

Eine andere Ansicht ist, dass der goldene Hintergrund mit schwarzen Flecken in der Natur oft als Warnfarbe verwendet wird. Die Puppen von Schmetterlingen wie dem Großen Marionettenfalter haben einen gelben Hintergrund mit schwarzen Flecken. Vielleicht möchten sie Raubtieren sagen, dass sie sich mir nicht nähern sollen.

Die Puppe des Seidenfalters ist wirklich unheimlich, wenn man sie lange sieht.

(Bildquelle: animal.photos)

Was ist Ihrer Meinung nach der wahrscheinlichere Grund dafür, dass die Insektenpuppe mit einer goldenen Rüstung bedeckt ist?

(Hinweis: Lateinische Teile im Text sollten kursiv gedruckt werden)

Quellen:

Rothschild, M., Gardiner, B., & Mummery, R. (1978). Die Rolle von Carotinoiden beim „goldenen Blick“ von Danaidenpuppen (Insecta: Lepidoptera). Journal of Zoology, 186(3), 351-358.

Reflektoren in den goldenen Puppen von Danaine-Schmetterlingen. Verfahren der Royal Society of London. Reihe B. Biowissenschaften, 226(1244), 367-390.

Neville, AC (1977). Metallische Gold- und Silberfarben in einigen Insektenkutikeln. Journal of Insect Physiology, 23(10), 1267-1274.

Steinbrecht, RA (1985). Feinstruktur und Entwicklung der silbernen und goldenen Kutikula bei Schmetterlingspuppen. Gewebe und Zelle, 17(5), 745-762.

Produziert von: Science Popularization China

Autor: EVEE (School of Life Sciences, Peking University)

Hersteller: China Science Expo