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04.11.2020 18:00

Käfer kooperieren bei der Brutpflege

Robert Emmerich Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Julius-Maximilians-Universität Würzburg

    Ambrosiakäfer sind faszinierend: Sie betreiben Landwirtschaft mit Pilzen und sie leben in einem hoch entwickelten Sozialsystem. Der Biologe Peter Biedermann hat jetzt Neues über sie herausgefunden.

    Sie gehören zu den Borkenkäfern, sie sind neben Blattschneiderameisen und manchen Termiten die einzigen Tiere in der Natur, die Ackerbau betreiben: Ambrosiakäfer. Die etwa zwei Millimeter kleinen Insekten tragen Pilzsporen in ihre Nester und säen sie in eigens angelegte Tunnel im Holz aus. Anschließend pflegen sie die wachsenden Pilzkulturen, die ihnen als Nahrung dienen.

    Dabei müssen die Käfer ihre Pilzkulturen, ähnlich wie Landwirte, auch gegen Schädlinge verteidigen – zum Beispiel gegen andere Pilze, die die Gärten zu überwuchern drohen. Einzeln lebende Käfer könnten diese Arbeit kaum schaffen. Darum haben Ambrosiakäfer im Lauf der Evolution ausgeklügelte Sozialsysteme entwickelt, die denen von Bienen und anderen sozialen Insekten ähneln. „Das ist einzigartig bei Käfern“, sagt der Würzburger Biologe Peter Biedermann.

    Biedermann ist fasziniert von Ambrosiakäfern. Im Biozentrum der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg hat er sie erforscht. „Weil sie seit 60 Millionen Jahren diese Art nachhaltiger Landwirtschaft betreiben, interessiert mich, wie sie gegen Schadpilze vorgehen. Vielleicht können wir für unsere Landwirtschaft von den Käfern lernen.“

    Sozialsystem bei zweiter Käferart entdeckt

    Ambrosiakäfer sind weltweit verbreitet. Bei dem in Europa heimischen Kleinen Holzbohrer Xyleborinus saxesenii beschrieb Biedermann schon 2011 (Publikation Biedermann & Taborsky, PNAS) ein außergewöhnlich hoch entwickeltes Sozialsystem. Ein solches fand er nun auch bei dem in den Tropen Amerikas lebenden Ambrosiakäfer Xyleborus affinis. Weitere Käfer mit dieser Eigenart sind bislang nicht bekannt.

    Seine neuen Erkenntnisse über das Sozialsystem des amerikanischen Käfers stellt Biedermann in der Zeitschrift Frontiers in Ecology & Evolution vor: Nachdem eine Käfermutter ein neues Nest mit Pilzgärten angelegt hat und sich erster Nachwuchs entwickelt, bleiben viele Jungkäfer vorerst bei ihrer Mutter. Sie helfen ihr bei der Pilzpflege und bei der Aufzucht des Nachwuchses.

    Arbeiterinnen können sich fortpflanzen

    Das ist mit den Arbeiterinnen der Bienen vergleichbar. „Im Unterschied zu den sterilen Bienen-Arbeiterinnen sind die Käfer-Arbeiterinnen aber fortpflanzungsfähig: Sie entscheiden je nach Lebenslage, ob sie irgendwann doch noch ein eigenes Nest gründen, ob sie selbst im Geburtsnest Eier legen oder ob sie ausschließlich der Mutter helfen“, sagt der Biologe.

    Dieses in der Natur sehr seltene Sozialsystem der kooperativen Brutpflege sei eine Vorstufe zum Staatswesen der sozialen Insekten mit ihren sterilen Arbeiterinnen und einer fruchtbaren Königin. Das System könne der Wissenschaft helfen, die Evolution von Sozialität nachzuvollziehen.

    Menge der Unkrautpilze bestimmt Aktivität

    Biedermann hat in seiner Studie auch Neues über die Landwirtschaft der Ambrosiakäfer entdeckt. Demnach richten die Käfer ihr Pilzpflegeverhalten danach aus, ob gerade viele oder wenige „Unkrautpilze“ im Nest wachsen. Außerdem hat sich gezeigt: Käfertöchter, die sich selber nicht fortpflanzen, helfen zwar bei der Arbeit im Nest, zeigen ansonsten aber weniger soziale Verhaltensweisen als ihre eierlegenden Schwestern.

    Peter Biedermann leitet seit Kurzem die Professur für Forstentomologie und Waldschutz an der Universität Freiburg. Dort will er als nächstes untersuchen, ob Ambrosiakäfer Unkraut- und Nahrungspilze anhand ihres Geruchs unterscheiden können und wie die Käfer die erkannten Unkrautpilze dann gezielt jäten oder chemisch bekämpfen.

    Förderer

    Finanziell wurde dieses Forschungsprojekt vom USDA Forest Service, der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und durch das Emmy Noether Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. Die Universität Würzburg hat durch ihr Open-Access-Publikationsprogramm den öffentlichen Zugriff auf den Artikel finanziert.


    Wissenschaftliche Ansprechpartner:

    Prof. Dr. Peter Biedermann, Professur für Forstentomologie und Waldschutz, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, T +49 0761 203-54111 oder 203-54112, peter.biedermann@forento.uni-freiburg.de


    Originalpublikation:

    Cooperative Breeding in the Ambrosia Beetle Xyleborus affinis and Management of Its Fungal Symbionts. Peter Biedermann, Frontiers in Ecology & Evolution, Open Access, 4. November 2020, DOI: 10.3389/fevo.2020.518954


    Weitere Informationen:

    http://www.insect-fungus.com Webseite Prof. Peter Biedermann


    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Journalisten, jedermann
    Biologie
    überregional
    Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
    Deutsch


    Ein Weibchen (l.) des Zuckerrohr-Ambrosiakäfers frisst an der mit Nahrungspilzen bewachsenen Tunnelwand eines künstlichen Nests.


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    Ein weiblicher Zuckerrohr-Ambrosiakäfer (Xyleborus affinis) wird circa zwei Millimeter groß.


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