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Botanik: Pflanzen bezahlen für Leibwächter

An einem Wolfsmilchgewächs in den Tropenwäldern Malaysias konnten deutsche Wissenschaftler eine raffinierte Verteidigungsstrategie gegen Schädlinge nachweisen: Die Pflanze rekrutiert Ameisen als Beschützer und "entlohnt" sie mit Nektar.


Viele Pflanzen produzieren Nektar in ihren Blüten, um damit bestäubende Insekten anzulocken. Manche scheiden den süßen Stoff aber auch auf den Blättern und Stängeln ab. Welchen Nutzen hat er dort für seinen Spender? Bei Feldstudien in Malaysia haben deutsche Wissenschaftler jetzt eine alte Vermutung bewiesen: Die Pflanzen rekrutieren auf diese Weise eine Art Schutztruppe aus Ameisen und Wespen, die als Gegenleistung für den Leckerbissen Fraßfeinde vertreiben. Zudem entdeckten Martin Heil, Eduard Linsenmair und ihre Mitarbeiter an der Universität Würzburg sowie Thomas Koch und Wilhelm Boland vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena einen biochemischen Signalweg, über den die Produktion des Blattnektars geregelt wird (Proceedings of the National Academy of Sciences USA, Bd. 98, S. 1083).

Als Versuchsobjekt wählten die Forscher den Baum Macaranga tanarius aus der Familie der Euphorbiaceae, der seit langem für seine intensive Nektarproduktion auf den Blättern bekannt ist. Auch die Ameisen wissen um den süßen Stoff und klettern eifrig auf der Pflanze herum; ja ganze Ameisenvölker leben zum größten Teil auf und von diesem Wolfsmilchgewächs.

Sofern die Pflanze den Nektar wirklich als Lockmittel für die Feinde ihrer Feinde einsetzt, sollte sie ihn verstärkt ausscheiden, wenn sich Schadinsekten über sie hermachen. Um das zu prüfen, befestigten Andrea Hilpert und Martin Heil an einem Blatt Heuschrecken in einem kleinen Netz. Tatsächlich stieg daraufhin in den unversehrten Blattteilen außerhalb des Netzes die Nektarproduktion auf das Vier- bis Sechsfache. In einem anderen Versuch verletzten die Wissenschaftler die Blätter nur mit Nadeln, um zu sehen, ob bereits die Zerstörung einzelner Zellen ausreicht, oder ob die Pflanze vielleicht auf chemische Ausscheidungen der Fraßschädlinge reagiert. Ergebnis: Die Verletzung allein trieb die Nektarproduktion genauso in die Höhe wie eine fressende Heuschrecke.

Über welche Signale geben die Pflanzen die Nachricht von der Verwundung an jene Blattteile und Zellen weiter, die den Nektar produzieren? Als wahrscheinlicher Kandidat galt von Anfang an die Jasmonsäure, die schon länger als bedeutender Signalstoff von Pflanzen bekannt ist. Experimente durch Bolands Arbeitsgruppe bestätigten diese Vermutung. Mit einer von Koch entwickelten Analysemethode ließ sich nachweisen, dass die Macaranga-Bäume bei einer Verletzung binnen einer halben Stunde verstärkt Jasmonsäure produzierten – und zwar umso mehr, je ausgedehnter die Schädigung war. Die Jasmonsäure erhöhte ihrerseits den Nektarfluss. Wurde sie auf den Macaranga-Baum gesprüht, zog die Produktion des süßen Saftes ebenso kräftig an wie bei einer Verwundung oder bei echtem Heuschreckenbefall.

Aber findet der Hilferuf der Pflanze auch Gehör, zieht also das erhöhte Angebot an dem nahrhaften Süßstoff tatsächlich mehr Ameisen zu den verletzten Blättern hin? Die Antwort auf diese entscheidende Frage kostete die Wissenschaftler viel Fleiß, Geduld und einige schlaflose Nächte: 24 Stunden lang zählten sie in freier Wildbahn alle zwei Stunden die Tiere auf Versuchspflanzen, die sie durch Nadelstiche verletzt oder mit Jasmonsäure behandelt hatten. Das Ergebnis war eindeutig: Auf den behandelten Blättern tummelten sich bereits drei Stunden nach dem Eingriff deutlich mehr Ameisen und andere wehrhafte Insekten.

Gleichzeitig waren weniger Pflanzenfresser zu finden. Die Ameisen verteidigten nämlich eifrig "ihre" Futterquelle gegen Schädlinge. Um Fliegen oder Käfer zu vertreiben, liefen sie aggressiv auf diese zu. Größere Tiere wie Heuschrecken waren zwar nicht so leicht einzuschüchtern; aber auch sie suchten das Weite, wenn die Ameisen richtig zupackten und in sensitive Strukturen wie die Antennen bissen.

Obwohl die Forscher ihre Untersuchungen am Macaranga-Baum vornahmen, ist das Anheuern von Schutztruppen keineswegs auf diese Pflanze beschränkt, sondern zumindest in den Tropen gängige Praxis: Stellenweise wehren sich bis zu 40 Prozent aller Pflanzenarten auf diese Weise gegen Fraßfeinde. Auch Nutzpflanzen wie Baumwolle, Feigenkaktus, Balsabaum, Cashew-Nuss oder unsere einheimische Kirsche produzieren Blattnektar. Insofern haben die Untersuchungen in Malaysia sehr wohl auch hier zu Lande praktische Bedeutung. Sie könnten den biologischen Pflanzenschutz um eine interessante Spielart bereichern.

Aus: Spektrum der Wissenschaft 9 / 2001, Seite 22
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH
9 / 2001

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft 9 / 2001

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