Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hummeln bringen Pflanzen schneller zur Blüte

26.05.2020

Wenn Pollen Mangelware sind, beschädigen Hummeln Blätter von Blütenpflanzen so, dass diese schneller blühen. Das zeigt ein ETH-​Forschungsteam sowohl an Gewächshauspflanzen als auch im Freiland.

Dieser Frühling kam so früh wie nie zuvor. Viele Pflanzen standen bereits Mitte April in voller Blüte, also rund drei bis vier Wochen früher als normal.


Eine Hummel beschädigt das Blatt einer blütenlosen Pflanze, um diese zur Blütenproduktion anzuregen.

Hannier Pulido

Solche Anomalien treten als Folge des Klimawandels immer häufiger auf, und die daraus resultierende Unsicherheit droht die jahreszeitliche Abstimmung zwischen Pflanzen und ihren Insektenbestäubern zu stören.

Nun hat aber ein Forschungsteam unter der Leitung der ETH-​Professoren Consuelo De Moraes und Mark Mescher ein eigenartiges Verhalten von Hummeln entdeckt, das die zeitliche Abstimmung zwischen den Pollensammlerinnen und den von ihnen bestäubten Pflanzen verbessert.

Die Forschenden zeigen in einer soeben im Fachmagazin «Science» veröffentlichten Studie auf, dass Hummelarbeiterinnen mit ihren Mundwerkzeugen in die Blätter von blütenlosen Pflanzen kneifen. Der daraus entstandene Schaden regt die Pflanzen zur Produktion neuer Blüten an, die früher blühen als diejenigen von Pflanzen, denen Hummeln diesen «Stupser» nicht gegeben haben.

«Frühere Arbeiten zeigten, dass verschiedene Arten von Stress Pflanzen zum Blühen bringen können. Aber dass die von Hummeln verursachten Schäden die Blütenproduktion beschleunigen, war unerwartet», sagt Mescher.

Hummelverbiss als Problem

Erstmals bemerkt hatten die Forschenden das Verhalten während anderer Experimente mit Hummeln und Pflanzen. Eine der Erstautorinnen der Studie, Foteini Pashalidou, beobachtete im Gewächshaus, wie die Insekten nicht-​blühende Versuchspflanzen anbissen. Auch von anderen Wissenschaftlern wurde dieses Verhalten schon beobachtet. Genauere Untersuchungen fehlten aber.

In der Folge führten die ETH-​Forschenden mehrere Labor-​ und Freilandversuche mit Kolonien von Erdhummeln (Bombus terrestris) aus Zuchten und an einer Vielzahl an Pflanzen durch.

Anhand der Laborversuche mit Tomaten-​ und Senfpflanzen konnten die Forschenden aufzeigen, dass die Neigung der Hummeln, Blätter zu schädigen, stark von der verfügbaren Pollenmenge abhängt. Stehen den Bestäuberinnen keine oder nur wenige Pollen zur Verfügung, schädigen sie die Blätter ihrer potenziellen Nahrungslieferantinnen häufiger und stärker, als wenn genug Pollen vorhanden sind.

Die Forschenden fanden weiter heraus, dass sich die Schäden an Blättern der Versuchspflanzen stark auf die Blütezeit auswirken. Tomatenpflanzen, die dem Hummelverbiss ausgesetzt waren, blühten bis zu 30 Tage früher als solche ohne Verbiss. Bei Senfpflanzen verschob sich der Blühzeitpunkt um zwei Wochen nach vorne.

«Die durch die Bestäuberinnen zugefügten Schäden hatten einen dramatischen Einfluss auf die Blüte. Dieser wurde bisher wissenschaftlich noch nicht beschrieben», sagt De Moraes. Es komme zudem darauf an, in welchem Entwicklungsstadium eine Pflanze sei, wenn sie gebissen werde. «Dies beeinflusst ebenfalls, wie stark die Blüte beschleunigt wird». Die Forschenden wollen diesen Zusammenhang noch genauer untersuchen.

Die Wissenschaftlerinnen versuchten zudem, die Schadensmuster der Hummeln manuell zu verursachen, um zu schauen, ob sie den Effekt auf die Blütezeit reproduzieren konnten. Aber obwohl beide Pflanzenarten nach diesem Eingriff etwas früher blühten, war der Effekt nicht annähernd so stark wie der durch die Hummeln verursachte. De Moraes vermutet deshalb, dass innerhalb der Pflanze ein chemisches Signal beteiligt sein könnte. «Oder wir konnten die Blattschäden nicht genau genug nachahmen», sagt sie.

Phänomen auch im Freiland beobachtet

Das ETH-​Forschungsteam konnte das Verhalten der Hummeln auch unter natürlicheren Bedingungen beobachten. Unter Leitung von Doktorandin Harriet Lambert führten die Forschenden Folgeexperimente auf den Dächern zweier ETH-​Gebäude im Zentrum von Zürich durch. Auch bei diesen Versuchen beobachteten die Forschenden, dass hungrige Hummeln mit ungenügender Pollenversorgung häufig die Blätter nicht blühender Pflanzen beschädigten. Die Insekten reduzierten das Verhalten jedoch konsequent, wenn ihnen die Forschenden mehr Blüten zur Verfügung stellten.

Darüber hinaus verbissen nicht nur die Zuchthummeln aus den Versuchskolonien die Pflanzenblätter. Auch mindestens zwei Arten Wildhummeln schädigten die Blätter von Pflanzen auf den Versuchsflächen. Andere nahverwandte Bestäuberinnen wie Honigbienen zeigten jedoch kein solches Verhalten. Die Bienen schienen nicht blühende Pflanzen zu ignorieren, obwohl sie nahe gelegene Flecken mit blühenden Pflanzen häufig besuchten.

Eingespielte Balance droht zu kippen

«Hummeln haben möglicherweise eine wirksame Methode entwickelt, um lokal Pollenmangel zu lindern», sagt De Moraes, «und draussen in der Natur gibt es auch andere Bestäuber, die von den Bemühungen der Hummeln profitieren könnten».

Es bleibe jedoch abzuwarten, ob dieses Verhalten ausreiche, um die Herausforderungen des Klimawandels zu bewältigen. Insekten und Blütenpflanzen teilen eine lange gemeinsame Entwicklungsgeschichte, die ein empfindliches Gleichgewicht zwischen Blühzeitpunkt und Bestäuberentwicklung hervorbrachte.

Die globale Erwärmung und andere menschgemachte Umweltveränderungen könnten den zeitlichen Ablauf dieser und anderer ökologisch wichtiger Wechselwirkungen zwischen den Organismen stören. Solche raschen Umweltveränderungen könnten dazu führen, dass die Entwicklung von Insekten und Pflanzen zunehmend asynchron verlaufen. «Dabei werden beide Seiten verlieren», sagt Mescher.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Consuelo de Moraes, +41 44 632 39 20, consuelo.demoraes@usys.ethz.ch, Professur für Biokommunikation u. Ökologie

Originalpublikation:

Paschalidou FG, Lambert H, Peybernes T, Mescher MC, De Moraes CM. Bumble bees damage plant leaves and accelerate flower production when pollen is scarce. Science, online publiziert 21. Mai 2020. DOI: 10.1126/science.aay0496

Weitere Informationen:

https://youtu.be/i5xgXgsv8R8

Peter Rüegg | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)
Weitere Informationen:
http://www.ethz.ch

Weitere Berichte zu: Blühzeitpunkt Blüte Blütezeit ETH Hummeln Insekten Pflanzen Pollen globale Erwärmung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Der Türsteher im Gehirn
06.08.2020 | Institute of Science and Technology Austria

nachricht Peptide: Forschungs-Erfolg mit den kleinen Geschwistern der Proteine
06.08.2020 | Hochschule Coburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Projektabschluss ScanCut: Filigranere Steckverbinder dank Laserschneiden

Eine entscheidende Ergänzung zum Stanzen von Kontakten erarbeiteten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT. Die Aachener haben im Rahmen des EFRE-Forschungsprojekts ScanCut zusammen mit Industriepartnern aus Nordrhein-Westfalen ein hybrides Fertigungsverfahren zum Laserschneiden von dünnwandigen Metallbändern entwickelt, wodurch auch winzige Details von Kontaktteilen umweltfreundlich, hochpräzise und effizient gefertigt werden können.

Sie sind unscheinbar und winzig, trotzdem steht und fällt der Einsatz eines modernen Fahrzeugs mit ihnen: Die Rede ist von mehreren Tausend Steckverbindern im...

Im Focus: ScanCut project completed: laser cutting enables more intricate plug connector designs

Scientists at the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT have come up with a striking new addition to contact stamping technologies in the ERDF research project ScanCut. In collaboration with industry partners from North Rhine-Westphalia, the Aachen-based team of researchers developed a hybrid manufacturing process for the laser cutting of thin-walled metal strips. This new process makes it possible to fabricate even the tiniest details of contact parts in an eco-friendly, high-precision and efficient manner.

Plug connectors are tiny and, at first glance, unremarkable – yet modern vehicles would be unable to function without them. Several thousand plug connectors...

Im Focus: Elektrogesponnene Vliese mit gerichteten Fasern für die Sehnen- und Bänderrekostruktion

Sportunfälle und der demografische Wandel sorgen für eine gesteigerte Nachfrage an neuen Möglichkeiten zur Regeneration von Bändern und Sehnen. Eine Kooperation aus italienischen und deutschen Wissenschaftler*innen forschen gemeinsam an neuen Materialien, um dieser Nachfrage gerecht zu werden.

Dem Team ist es gelungen elektrogesponnene Vliese mit hochgerichteten Fasern zu generieren, die eine geeignete Basis für Ersatzmaterialien für Sehnen und...

Im Focus: New Strategy Against Osteoporosis

An international research team has found a new approach that may be able to reduce bone loss in osteoporosis and maintain bone health.

Osteoporosis is the most common age-related bone disease which affects hundreds of millions of individuals worldwide. It is estimated that one in three women...

Im Focus: Neue Strategie gegen Osteoporose

Ein internationales Forschungsteam hat einen neuen Ansatzpunkt gefunden, über den man möglicherweise den Knochenabbau bei Osteoporose verringern und die Knochengesundheit erhalten kann.

Die Osteoporose ist die häufigste altersbedingte Knochenkrankheit. Weltweit sind hunderte Millionen Menschen davon betroffen. Es wird geschätzt, dass eine von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Innovationstage 2020 – digital

06.08.2020 | Veranstaltungen

Innovationen der Luftfracht: 5. Air Cargo Conference real und digital

04.08.2020 | Veranstaltungen

T-Shirts aus Holz, Möbel aus Popcorn – wie nachwachsende Rohstoffe fossile Ressourcen ersetzen können

30.07.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Der Türsteher im Gehirn

06.08.2020 | Biowissenschaften Chemie

Kognitive Energiesysteme: Neues Kompetenzzentrum sucht Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft

06.08.2020 | Energie und Elektrotechnik

Projektabschluss ScanCut: Filigranere Steckverbinder dank Laserschneiden

06.08.2020 | Verfahrenstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics