Sandlaufkäfer wehren Fledermausangriffe mit Ultraschall-Mimikry ab

Fledermäuse erzeugen als Haupträuber der nachtaktiven Fluginsekten einen selektiven Druck, der dazu geführt hat, dass viele ihrer Beutetiere eine Art Frühwarnsystem entwickelt haben: Ohren, die speziell für die Hochfrequenz-Echoortung von Fledermäusen und Mäusen angepasst sind. Bisher haben Wissenschaftler mindestens sechs Insektenordnungen entdeckt, darunter Motten, Käfer, Grillen und Heuschrecken, die Ohren entwickelt haben, die in der Lage sind, Ultraschall zu erkennen.

Aber Sandlaufkäfer gehen noch weiter. Wenn sie eine Fledermaus in der Nähe hören, reagieren sie mit ihrem eigenen Ultraschallsignal, und seit 30 Jahren weiß niemand mehr, warum.

„Für den Menschen ist das eine so fremde Vorstellung: Diese Tiere fliegen nachts und versuchen, in praktisch völliger Dunkelheit aufzuholen, indem sie Geräusche als Kommunikationsmittel nutzen“, sagte Harlan Gough, Hauptautor einer neuen Studie, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurde. Biologiebriefe Damit ist das Rätsel endlich gelöst. Während seiner Doktorarbeit am Florida Museum of Natural History kam er zu dem Schluss, dass Sandlaufkäfer bei der Erzeugung dieses Geräusches einen großen Vorteil haben müssten, da es Fledermäusen auch dabei helfen würde, sie zu lokalisieren.

Sandlaufkäfer sind die einzige Käfergruppe, die Wissenschaftlern bekannt ist und die offenbar als Reaktion auf Fledermausräuber Ultraschall erzeugt. Allerdings verfügen schätzungsweise 20 % der Mottenarten über diese Fähigkeit und bieten eine nützliche Referenz für das Verständnis des Verhaltens anderer Insekten. „Es war eine wirklich unterhaltsame Studie, weil wir die Geschichte Schicht für Schicht entpacken konnten“, sagte Gough.

Die Forscher bestätigten zunächst, dass Sandlaufkäfer als Reaktion auf Fledermausräuber Ultraschall erzeugten. Wenn Fledermäuse durch den Nachthimmel fliegen, senden sie regelmäßig Ultraschallimpulse aus, die ihnen Schnappschüsse ihrer Umgebung liefern. Wenn eine Fledermaus potenzielle Beute gefunden hat, beginnt sie häufiger zu klicken und kann so ihr Ziel erfassen.

Dadurch entsteht auch eine eindeutige Echoortungs-Angriffssequenz von Fledermäusen, die die Forscher den Sandlaufkäfern vorspielten, um zu sehen, wie sie reagieren würden. Wenn ein Käfer fliegt, öffnet sich sein harter Panzer und gibt zwei Hinterflügel frei, die Auftrieb erzeugen. Die Flügeldecken, die früher die Flügel bedeckten, dienen dem Schutz und unterstützen den Flug nicht. Diese werden im Allgemeinen zurückgehalten und aus dem Weg gehalten.

Die Forscher verbrachten zwei Sommer in den Wüsten im Süden Arizonas und sammelten 20 verschiedene Arten von Sandlaufkäfern, um sie zu untersuchen. Von diesen reagierten sieben auf Fledermausangriffssequenzen, indem sie ihre Flügeldecken leicht nach hinten schwangen. Dies führte dazu, dass der Schlag der Hinterflügel auf die Hinterkanten der Flügeldecken traf, als ob beide Flügelpaare in die Hände klatschen würden. Für das menschliche Ohr klingt es wie ein schwaches Summen, aber eine Fledermaus würde die höheren Frequenzen aufnehmen und den Käfer laut und deutlich hören.

„Auf die Echoortung einer Fledermaus zu reagieren, ist eine viel seltenere Fähigkeit als nur die Echoortung zu hören“, sagte Gough. „Die meisten Motten singen diese Geräusche nicht durch ihren Mund, da wir an Fledermäuse denken, die Echos durch ihren Mund und ihre Nase erzeugen. Motten beispielsweise verwenden eine spezielle Struktur an der Seite des Körpers, daher benötigt man diese Struktur, um Ultraschall zu erzeugen.“ sowie Ohren, um die Fledermaus zu hören.

Die Sandlaufkäfer reagierten sicherlich mit Ultraschall auf das Geräusch eines Fledermausangriffs. Aber warum?

Einige Schmetterlinge können das Fledermaus-Sonar stören, indem sie schnell hintereinander mehrere Klicks erzeugen. Für Sandlaufkäfer schlossen Forscher diese Möglichkeit jedoch schnell aus, da sie Ultraschallsignale erzeugen, die für eine solche Leistung zu einfach sind.

Stattdessen vermuteten sie, dass die Sandlaufkäfer, die Benzaldehyd und Blausäure als Abwehrstoffe produzieren, die Fledermäuse mithilfe von Ultraschall vor ihrer Schädlichkeit warnen, wie es viele Motten tun.

„Diese Abwehrmittel haben sich als wirksam gegen bestimmte Raubinsekten erwiesen“, sagte Gough. „Manche Sandlaufkäfer können, wenn man sie in der Hand hält, tatsächlich einige der Verbindungen riechen, die sie produzieren.“

Sie testeten ihre Theorie, indem sie 94 Sandlaufkäfer an große braune Fledermäuse verfütterten, die sich von einer Vielzahl von Insekten ernähren, aber eine starke Vorliebe für Käfer zeigen. Zu ihrer Überraschung wurden 90 von ihnen vollständig gefressen, während zwei nur teilweise gefressen und nur zwei weggeworfen wurden, was darauf hindeutet, dass die Abwehrchemikalien der Käfer die großen braunen Fledermäuse nicht abschrecken.

Laut Akito Kawahara, Direktor des McGuire Center for Lepidoptera and Biodiversity des Museums, war dies das erste Mal, dass Wissenschaftler getestet haben, ob Sandlaufkäfer tatsächlich schädlich für Fledermäuse sind.

„Selbst wenn man eine Chemikalie identifiziert, bedeutet das nicht, dass es sich um eine Verteidigung gegen ein bestimmtes Raubtier handelt“, sagte Kawahara. „Eigentlich weiß man es erst, wenn man es mit dem Raubtier erlebt.“

Es stellte sich heraus, dass Sandlaufkäfer Fledermäuse nicht mittels Ultraschall vor ihrem Schaden warnen. Aber es blieb noch eine letzte Möglichkeit. Einige Schmetterlinge erzeugen Anti-Fledermaus-Ultraschall, auch wenn sie appetitlich sind. Wissenschaftler glauben, dass diese Motten versuchen, Fledermäuse zu täuschen, indem sie die Ultraschallsignale wirklich schädlicher Schmetterlingsarten akustisch nachahmen.

Könnten Sandlaufkäfer etwas Ähnliches tun? Die Forscher verglichen Ultraschallaufnahmen von Sandlaufkäfern, die zu einem früheren Zeitpunkt der Studie gesammelt wurden, mit Aufnahmen von Motten, die sich bereits in ihrer Datenbank befanden. Durch die Analyse der Ultraschallsignale fanden sie eine deutliche Überschneidung und die Antwort auf ihre Frage.

Sandlaufkäfer, die über keine chemische Abwehr gegen Fledermäuse verfügen, erzeugen Ultraschall, um die für Fledermäuse schädlichen Tigermotten nachzuahmen.

Dieses Verhalten ist jedoch auf nachts fliegende Sandlaufkäfer beschränkt. Einige der 2.000 Sandlaufkäferarten sind ausschließlich tagsüber aktiv und nutzen ihr Sehvermögen, um kleinere Insekten zu jagen, und unterliegen keinem selektiven Druck durch Fledermausräuber. Ein Beweis dafür sind die zwölf tagaktiven Sandlaufkäferarten, die die Forscher in die Studie einbezogen haben.

„Wenn man einen dieser Sandlaufkäfer fängt, der nachts einschläft und ihm die Fledermaus-Echoortung vorspielt, reagiert er überhaupt nicht“, sagte Gough. „Und sie scheinen in der Lage zu sein, ziemlich schnell die Fähigkeit zu verlieren, Angst vor der Echoortung von Fledermäusen zu haben.“

Forscher vermuten, dass es möglicherweise noch mehr unentdeckte Beispiele für Ultraschall-Mimikry gibt, da die Akustik des Nachthimmels noch wenig erforscht ist.

„Ich denke, das passiert auf der ganzen Welt“, sagte Kawahara. „Mein Kollege Jesse Barber und ich untersuchen diese Frage seit vielen Jahren gemeinsam. Wir glauben, dass es nicht nur um Tigerkäfer und Motten geht. Es scheint bei allen möglichen nachtaktiven Insekten zu passieren, und wir wissen es einfach nicht, nur weil.“ So haben wir es nicht getestet.

Auch diese heiklen ökologischen Wechselwirkungen dürften bald gestört werden. Akustische Mimikry erfordert eine ruhige Umgebung, um zu funktionieren, aber menschliche Einflüsse wie Lärm und Lichtverschmutzung verändern bereits das Aussehen und die Geräusche des Nachthimmels.

„Wenn wir diese Prozesse verstehen wollen, müssen wir es jetzt tun“, sagte Kawahara. „In unseren Gärten finden erstaunliche Prozesse statt, die wir nicht sehen können. Aber wenn wir unsere Welt lauter und heller machen und die Temperatur ändern, können diese Gleichgewichte gestört werden.“

Juliette Rubin, eine ehemalige Doktorandin an der University of Florida, und Jesse Barber von der Boise State University waren ebenfalls Autoren der Studie.