Studie an hoch spezialisierten Schmetterlingen als Beispiel für den Verlust der genetischen Vielfalt

Wie von Wissenschaftlern des Forschungszentrums für Ökologie und Hydrologie Dorchester/UK und des Umweltforschungszentrums Leipzig jetzt herausgestellt wurde, zeigt die kürzlich von einem weiteren internationalen Forscherteam aus Dänemark, Taiwan und den USA rekonstruierte Evolutionsgeschichte der Maculinea-Ameisenbläulinge, einer Schmetterlingsart, welch versteckte genetische Vielfalt sich hinter äußerlich vermeintlich identischen Lebewesen verbirgt.

Die Ergebnisse aus beiden Studien werden dazu beitragen, den Erfolg von Wiedereinführungen zuvor ausgestorbener Schmetterlinge wesentlich zu verbessern und haben direkte Konsequenzen für zukünftig zu setzende Prioritäten in Grundlagenforschung und Naturschutz-Anwendung. Nachzulesen ist beides in der neuesten Ausgabe des internationalen Wissenschaftsmagazins Nature (Als et al., S. 386-390; Thomas & Settele, S. 283-284), die morgen erscheinen wird.

Faszination Ameisenbläuling

Obwohl hübsch aussehend und filigran wirkend, zeichnet die Ameisenbläulinge eine für Schmetterlinge recht brutale Lebensweise aus, die oft den Tod von Ameisen nach sich zieht. Wie die meisten anderen Schmetterlinge, legen die Bläulinge ihre Eier auf ausgewählte Pflanzen. Die Raupen vervollständigen ihren Lebenszyklus aber nicht auf diesen Pflanzen, sondern werden stattdessen zu Parasiten von bestimmten Ameisen, den so genannten Knotenameisen. Weil die Falterlarven dieselben Erkennungssubstanzen wie die Ameisenlarven erzeugen, tragen die Ameisen die Raupen freiwillig in ihr Nest, vermutlich in der Annahme, dass es sich um eigene Brut handelt. Einmal im Nest angelangt, fangen die Raupen entweder an, Eier und Larven der Ameisen zu verzehren, oder sich wie Kuckuckskücken von den Arbeiterinnen der Ameisen füttern zu lassen.

Durch diesen bizarren Lebensstil zählen die Ameisenbläulinge zu den bemerkenswertesten Insekten Europas. Unglücklicherweise führt ihre doppelte Abhängigkeit – von der richtigen Pflanze und der richtigen Ameise – dazu, dass nur an wenigen Stellen in der freien Natur diese Bedingungen gegeben sind. Es ist daher nicht überraschend, dass alle fünf europäischen Maculinea-Arten auf zahlreichen Roten Listen stehen und nach der IUCN (World Conservation Union) auch als global gefährdet zu betrachten sind. Selbst kleinste Veränderungen in der Landnutzung können dazu führen, dass die richtigen Wirtsameisen nicht mehr in Kombination mit der geeigneten Pflanze anzutreffen sind und so ganze Schmetterlingspopulationen ausgelöscht werden.

Um das Aussterben des Ameisenbläulings in vielen seiner Verbreitungsgebiete zu vermeiden, kamen die Erkenntnisse über die Komplexität der Lebensansprüche unglücklicherweise zu spät. Der Erfolg von bereits existierenden Schutz- und Wiedereinführungsprogrammen ist bislang recht unterschiedlich. Das lag zum Teil daran, dass kaum Kenntnisse über die genetischen Unterschiede zwischen den verschiedenen Arten und Unterarten sowie zwischen Populationen innerhalb derselben Arten (aber geografisch mehr oder weniger weit getrennten Vorkommen) vorlagen und die Be-deutung eines ausgeklügelten Managements der Flächen für den Erhalt der Populatio-nen unterschätzt wurde.

Forschungsergebnisse

Vor fünf Jahren startete das dänisch, taiwanesisch, amerikanische Forschungsprojekt, das die genetischen Unterschiede innerhalb der Maculinea-Ameisenbläulinge sowie ihrer weltweit nächsten Verwandten klären sollte. Die Rekonstruktion ihrer Evolutionsgeschichte ergab, dass sie vor über fünf Millionen Jahren entstanden sind. Die Vorfahren dieser parasitischen Schmetterlinge zeigten mutualistische (auf Gegenseitigkeit beruhende) Interaktionen mit Ameisen. Dabei wurde von den Raupen produzierte Nahrung eingetauscht gegen den Schutz vor Feinden, der durch die Präsenz von Ameisen gewährleistet wurde. Die Forschungsergebnisse zeigen auch, dass die zwei grundsätzlich verschiedenen Lebensweisen der Ameisenbläulinge – entweder als Räuber der Ameisenbrut oder als Kuckuck im Nest – zwei getrennte Evolutionspfade repräsentieren, die sich relativ früh in der Entwicklungsgeschichte aufspalteten.

Innerhalb der vier bislang bekannten räuberischen Arten zeigte sich eine verhältnismäßig große genetische Variation. Das legt den Schluss nahe, dass es mehr unabhängige Arten innerhalb dieser Gruppe gibt, als bislang bekannt. Zukünftige Wiedereinführungsprogramme sollten deshalb auf alle Fälle auf ein genetisches Screening auf-bauen, denn so kann festgestellt werden, welche Ursprungspopulationen der wiedereinzuführenden Art(en) im Zielgebiet die höchste Überlebenswahrscheinlichkeit aufweisen.

Die beiden Arten, bei denen die Raupen aktiv von den Ameisen gefüttert werden, konnten hingegen bei den bisherigen Untersuchungen genetisch nicht getrennt werden. Es scheint also angebracht, sie als eine zu betrachten. Im Rahmen von Schutzbemühungen muss dennoch die einzigartige und örtlich unterschiedliche Spezialisierung der Tiere berücksichtigt werden. Denn sowohl die jeweils genutzten Pflanzen- und Ameisenarten als auch die jahreszeitliche Einnischung variieren zwischen den Populationen. Dieses Phänomen dürfte ebenso genetischen Ursprungs sein, schlägt sich jedoch nicht in den von Als et al. durchgeführten Analysen nieder.

Ausblick

Insgesamt zeigen die Forschungsergebnisse, dass Einiges an konventionellem Wissen über den Gefährdungsstatus der Ameisenbläulinge revidiert werden muss, wenn so viel wie möglich von ihrer einzigartigen Diversität erhalten werden soll.

Ein effektiver Schutz der Ameisenbläulinge erfordert beispielsweise zusätzliches Wissen zur komplexen Populationsdynamik der Tiere. Insbesondere ist hierbei der Einfluss der Landnutzung und des Managements zu nennen. Diese werden seit etwa zweieinhalb Jahren im Rahmen des EU Projektes MacMan durch 8 Partner aus Deutschland, England, Frankreich, Dänemark, Polen und Ungarn untersucht (unter Beteiligung von über 30 weiteren Partnern aus über 15 europäischen und außereuropäischen Ländern). Koordinator des Projektes ist das UFZ (Maculinea Butterflies of the Habitats Directive and the European Red List as Indicators and Tools for Conservation and Management. Auch hier kann in naher Zukunft mit weiteren überraschenden Erkenntnissen gerechnet werden.

Weitere fachliche Information:

PD Dr. Josef Settele,
UFZ-Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle GmbH
Theodor-Lieser-Str. 4, 06120 Halle (Saale)
Tel.: 0345/558-5320, Fax: -5329
E-mail: Josef.Settele@ufz.de