Zoologie. Tropische Falter können Pollen als Nahrung nutzen: Forscher der Uni Wien untersuchen, wie und wieso.
Nektar und Pollen: Damit locken Blüten ihre potenziellen Bestäuber zu Tisch. Der zuckerhaltige Nektar zieht eine Vielfalt von Tieren an: Bienen, Fliegen, Käfer, Schmetterlinge usw. Den proteinreichen Pollen hingegen verzehren nur wenige. Das ist für die Pflanzen auch gut so, da der Pollen ja ihre Fortpflanzung sichert und besser auf die nächste Blüte getragen werden sollte, statt in den Verdauungstrakt der Besucher zu wandern.
Doch in den Tropen Süd- und Mittelamerikas haben Schmetterlinge der Gattung Heliconius die einzigartige Fähigkeit, Pollen als Nahrung zu nutzen. Wie aber schafft es ein Schmetterling, grobe Pollenkörner mit seinem feinen Saugrüssel aufzunehmen? Und welche Vorteile bringt das im Leben eines Schmetterlings? Diese Fragen untersuchen derzeit Harald Krenn und seine Mitarbeiter vom Department für Evolutionsbiologie der Universität Wien in einem FWF-Projekt.
Naschen mit Geduld und Spucke
Den Saugrüssel einzusetzen, um die Pollenkörner aufzusaugen, wäre so schwierig, wie Erbsen durch einen Strohhalm zu saugen. Die Falter haben einen Mechanismus entwickelt, der eher daran erinnert, wie manche Menschen Zucker naschen. Man befeuchtet die Fingerspitze mit Speichel und tunkt in die Zuckerdose ein, worauf genug Zuckerkristalle am Finger kleben bleiben, um den Gusto zu stillen. Heliconius-Falter machen es ähnlich. Beim Besuch einer Blüte geben sie kleine Mengen von Speichel an der Spitze des Saugrüssels ab und tunken in die Blüte ein. So bleiben Pollenkörner am Rüssel außen kleben.
„Im Regenwald von Costa Rica beobachteten wir, dass Heliconius viel länger an Blüten sitzen als andere Schmetterlinge“, erzählt Krenn. Sie stochern immer und immer wieder in die Blüte. Allmählich entsteht ein immer größer werdendes Pollenpaket am Rüssel, das dann eingespeichelt und durch Rüsselbewegungen geknetet wird.
Im „Regenwald der Österreicher“
Für Freiland-Forschung eignet sich die Tropenstation La Gamba im freigekauften „Regenwald der Österreicher“ bestens. So konnte dort Anna Hikl die Falter im natürlichen Habitat filmen. Vergleiche mit anderen Arten werden zeigen, ob das ungewöhnliche Pollensammelverhalten evolutionär von einem gewöhnlichen Putzverhalten abgeleitet ist.
„Die Verwertung von Pollen ist ein Riesenschritt in der Evolution“, erklärt Krenn. Denn aus dem Pollen können die Schmetterlinge Aminosäuren gewinnen, die ihnen besondere Eigenschaften verleihen: Erstens nutzen sie den darin enthaltenen Stickstoff zur Synthese von körpereigenen Abwehrsubstanzen, die sie ungenießbar und somit unattraktiv für Fraßfeinde machen. Zweitens ermöglicht ihnen die proteinreiche Nahrung ein langes Leben. Im Freiland konnte bei Heliconius-Faltern ein Alter von bis zu sechs Monaten nachgewiesen werden, im Vergleich zu wenigen Wochen bei verwandten Arten. Drittens erlaubt das lange Leben eine „nachhaltige“ Fortpflanzungsstrategie. Heliconius-Falter legen ihre ganzes Leben lang zwei bis drei Eier pro Tag. So kommen sie insgesamt auf eine hohe Nachkommenschaft, ohne die Futterpflanzen der Raupen durch starke Fraßschäden zu übernutzen.
Dass sie ungenießbar sind, macht Heliconius-Falter auch – für uns – so schön. Wer schlecht schmeckt, muss auch optisch einprägsam sein, damit sich ein Vogel nach einmaligem Kosten merkt, dass er alle so gefärbten Schmetterlinge in Zukunft vermeiden soll. „Genau dieser Selektionsdruck der Vögel als Fraßfeinde macht das artgenaue Bestimmen der Schmetterlinge auch für den Fachmann schwer“, erklärt Krenn. Die auffallend bunten Muster der Falter sind nicht immer typisch für eine bestimmte Art, sondern in jeder Region sehen Unterarten verschiedener Arten gleich aus. So machen sie sich z.B. in einer Region zu Nutze, dass dort die Vögel alle Falter mit schwarz-roten Farben vermeiden, während anderswo die Vögel gelernt haben, gelb-blaue Muster bei der Futtersuche auszulassen.
Das lange Leben der Schmetterlinge ist aber nicht einfach dadurch zu erklären, dass sie nicht gefressen werden. Es hängt tatsächlich mit der Erschließung der Aminosäuren aus dem Pollen zusammen. Spannend klingt es, welche Folgen ein langes Leben für das „Hirn“ dieser Falter hat: Keine anderen Schmetterlinge kennen ihr Revier so genau wie Heliconius. Futter-, Eiablage- und Schlafplätze sind bei ihnen gut abgespeichert. „Man könnte meinen, sie sind klüger als andere Schmetterlinge“, meint Krenn.
Spezialisierte Borsten am Saugrüssel
Nun konzentrieren die Forscher sich auf das Rätsel, wie der evolutionäre „Riesenschritt“ vor sich ging. Krenn: „In Wahrheit war es wohl eine Summe von kleinen Schritten.“ Auf den ersten Blick unterscheidet die Vertreter der Gattung kaum etwas von verwandten Arten, die beim Nektar als Nahrung geblieben sind. Doch genaue Untersuchungen ergaben, dass bei Heliconius der Saugrüssel mit spezialisierten Borsten ausgestattet ist, und dass die Speicheldrüsen länger als bei anderen sind. Der Mitarbeiter Stefan Eberhard entlockte den Faltern durch einen Trick Speichel: Er bot den Schmetterlingen statt Futter feine Glasperlen an, die sie einspeichelten, weil sie sie für Pollen hielten. Durch Analysen im Labor der Universität Graz konnte so erstmals belegt werden, dass die Spucke der Falter Protease enthält: das Enzym, mit dem Proteine gespalten werden.
Beuten die Falter die Pflanzen aus?
Im Sommer fährt die nächste Studentengruppe mit Krenn nach Costa Rica in den Regenwald der Österreicher. Durch Beobachtungen an den natürlichen Futterpflanzen soll herausgefunden werden, ob vom Falter bearbeitete Pollenkörner überhaupt noch der Bestäubung dienen können. Erste Untersuchungen der vom Rüssel abgesammelten Körner lassen Zweifel aufkommen, ob die Falter auch die Bestäuber ihrer Futterpflanzen sind. Dann wäre die Beziehung zwischen Heliconius und Pollensammel-Pflanze keine Symbiose mit gegenseitigem Vorteil, sondern die Schmetterlinge würden die Blüten zu ihren Gunsten ausbeuten und viel seltenere Blütenbesucher (wie Kolibris oder Prachtbienen) die Bestäubung sichern.
Inline Flex[Faktbox] LEXIKON: Heliconius("Die Presse", Print-Ausgabe, 16.04.2007)