Ameisen passen ihre Wachsschicht verändertem Klima sehr schnell an

Hitzestress und Trockenheit: Ameisen passen ihre Wachsschicht
verändertem Klima sehr schnell an

Individuen reagieren auf Klimaveränderung innerhalb von drei Wochen mit
Anpassung des Kohlenwasserstoffprofils – Überlebensrate steigt

Ameisen können auf Klimaveränderungen reagieren, indem sie die
Zusammensetzung der Wachsschicht ändern, die ihre Körperoberfläche
überzieht und sie vor
dem Austrocknen schützt. Biologen der Johannes Gutenberg-Universität
Mainz (JGU) und des Senckenberg Biodiversität und Klima
Forschungszentrums (BiK-F)
haben festgestellt, dass diese Anpassung innerhalb von wenigen Wochen
erfolgen kann, wenn sich die Tiere auf veränderte klimatische
Bedingungen einstellen
müssen. „Es war uns bisher schon bekannt, dass die Arten auf
Klimaänderungen reagieren“, erklärt der Evolutionsbiologe Dr. Florian
Menzel von der JGU.
„Aber es hat uns doch überrascht, dass auch einzelne Tiere innerhalb so
kurzer Zeit ihre Wachsschicht anpassen, um unter schwierigeren
Bedingungen besser
überleben zu können.“

Ameisen tragen wie fast alle Insektenarten eine hauchdünne Wachsschicht
auf ihrer Körperoberfläche, die sich aus kutikulären Kohlenwasserstoffen
zusammensetzt.
Die Schicht schützt nicht nur den Körper vor Austrocknung, sondern ist
das wichtigste Kommunikationsmittel, um sich innerhalb einer Art, aber
auch zwischen
Arten zu verständigen oder zu erkennen. Das Profil einer Ameisenart kann
aus bis zu 150 verschiedenen Kohlenwasserstoffen bestehen. Es ist so
speziell,
dass sogar zwischen nahe verwandten Arten große Unterschiede auftreten
können.

Um den Effekt von Klimaveränderungen auf die „Cuticular Hydrocarbons“
oder CHCs zu untersuchen, hat die Gruppe um Florian Menzel zwei
nordamerikanische
Ameisenarten ausgewählt: Temnothorax longispinosus und Temnothorax
ambiguus. Das Verbreitungsgebiet der beiden Arten überschneidet sich zum
großen Teil,
aber sie bewohnen unterschiedliche Habitate. Kolonien von T.
longispinosus finden sich am ehesten in dichten, schattigen Wäldern. T.
ambiguus ist als Prärieameise
bekannt und lebt vorwiegend im offenen Grasland. „Das heißt also, die
beiden Arten bewohnen unterschiedliche klimatische Nischen. Wir hätten
deshalb erwartet,
dass die Prärieameisen besser an trockene und wärmere Bedingungen
angepasst sind als ihre in Wäldern lebenden Verwandten“, erläutert
Menzel. Tatsächlich
gelingt es jedoch den Individuen beider Arten, sich auf die neue
Situation recht kurzfristig einzustellen.

Chemische Plastizität des CHC-Profils ist fürs Überleben unter Hitze-
und Trockenstress entscheidend

Die Untersuchung erfolgte für beide Ameisenarten an Tieren aus
unterschiedlichen Kasten: Königinnen, Brutpflegerinnen und
Futtersammlerinnen. Ermittelt
wurde, ob und wie sich die Wachsschicht bei höheren Temperaturen und
geringerer Luftfeuchtigkeit ändert und wie sich dies auf die
Überlebensrate auswirkt.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass beide Ameisenarten ihr
Kohlenwasserstoffprofil plastisch anpassen können und damit Hitze- und
Trockenstress besser überstehen“,
fasst Menzel zusammen.

Obwohl die CHC-Zusammensetzung artspezifisch verschieden ist, haben T.
longispinosus und T. ambiguus auf ganz ähnliche Weise chemisch reagiert,
indem sie
mehr und längere n-Alkane erzeugt haben. „Bei höheren Temperaturen wird
die Wachsschicht zu flüssig und schützt die Tiere nicht mehr vor
Verdunstung. Durch
einen größeren Anteil von n-Alkanen wirken die Ameisen der Trockenheit
entgegen, Moleküle aus längeren Ketten machen die Wachsschicht
zähflüssiger und
sind ein besserer Verdunstungsschutz“, so Menzel. Diese Effekte wurden
bei allen Tieren beobachtet, lediglich die Königinnen beider Arten haben
auf Trockenheit
überhaupt nicht reagiert. Wahrscheinlich sind sie wegen ihrer Größe
resistenter.

„Für die Anpassung an veränderte Klimabedingungen ist also nicht
unbedingt das ursprüngliche CHC-Profil entscheidend, sondern eher, wie
gut die Tiere diese
Zusammensetzung beeinflussen können, also die Plastizität des Profils“,
resümiert Dr. Barbara Feldmeyer vom BiK-F, die das Projekt mitgeleitet
hat. Ameisen
leben in der Regel ein bis drei Jahre. Dass es ihnen gelingt, ihr
CHC-Profil in nur drei Wochen zu ändern und damit ihre Überlebenschance
deutlich zu verbessern,
ist für die Wissenschaftler eine kleine Sensation. Sie wollen nun als
nächstes untersuchen, was die chemische Anpassung in physikalischer
Hinsicht bedeutet,
also wie sich Viskosität und Schmelzpunkt der Wachsschicht konkret
ändern. Ungeklärt ist bislang außerdem, was die Veränderung des Profils
für die Kommunikationssignale
bedeutet, die von dem Duft der Kohlenwasserstoffe ausgehen.

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