Die nützlichen Raubtiere unter uns verstehen

Marienkäfer, auch Marienkäfer genannt, sind einzigartig, vielfältig und zahlreich. In Nordamerika gibt es etwa 500 Arten, weltweit 6.000. Ihre ovalen, kuppelförmigen Körper können farbenfroh und dekorativ sein, aber die Bezeichnung „Dame“ hat nichts mit ihrem Aussehen zu tun.

Entsprechend National GeographicEuropäische Bauern im Mittelalter nannten diese hilfreichen Insekten „Käfer Unserer Lieben Frau“, eine Anspielung auf die Jungfrau Maria, zu der sie für gute Ernten beteten. Marienkäfer sind für Bauern und Gärtner Superhelden, weil sie potenziell zerstörerische Schädlinge fressen.

„Seit Jahrzehnten untersuchen Forscher in meinem Fachgebiet die Vielfalt dieser nützlichen Insekten“, sagt Heidi Liere, Assistenzprofessorin für Biologie. „Wir werden oft gefragt: ‚Sind nichtheimische Arten genauso nützlich wie einheimische Arten?‘“

Liere ist eine Insektenökologin, die derzeit die Wechselwirkungen zwischen einheimischen und nichteinheimischen Marienkäferarten in der Gegend von Portland untersucht. Sie ist außerdem Expertin auf dem Gebiet der Agrarökologie, die ökologische Konzepte auf die Landwirtschaft anwendet, mit dem Ziel einer nachhaltigen Landwirtschaft, die im Einklang mit der Natur steht. Lières Forschung konzentriert sich auf das Verständnis der Zusammenhänge zwischen Biodiversität und der Funktion und dem Nutzen von Ökosystemen.

Der Schutz der Marienkäfer gilt als Schlüssel zu einer effektiven natürlichen Schädlingsbekämpfung, da sie die Populationen von Pflanzenfressern in Agrarökosystemen unter einem schädlichen Niveau halten. Sie schützen die Artenvielfalt, vor allem weil diese ernterhaltenden Insekten Störungen innerhalb eines Ökosystems verhindern. Marienkäfer können aufgrund ihrer Sensibilität gegenüber Klima- und Ressourcenveränderungen auch Bioindikatoren für den Klimawandel sein.

„Wir untersuchen, wie die verschiedenen Käferarten um Ressourcen konkurrieren“, sagt Liere. „Es gibt viele Hinweise darauf, dass die Anwesenheit nichtheimischer Arten die einheimischen Arten beeinflusst, aber wir wollten genauer untersuchen, wie sich diese Interaktionen durch den Klimawandel verändern. Werden die Auswirkungen nichtheimischer Arten auf einheimische Arten durch den Klimawandel gedämpft oder verschärft?“

Überleben des stärksten Marienkäfers

In Lières Labor kann dieser „genauere Blick“ durchaus wörtlich genommen werden.

In diesem Sommer arbeiten zwei Studenten, Jackson Gamby BA ’24 und Mairin Thorne BA ’24, im Rahmen des John S. Rogers Science Research Program in Lières Labor. Das Programm unterstützt Studenten im Sommer bei der gemeinschaftlichen wissenschaftlichen Forschung mit der Fakultät und bietet ihnen die Möglichkeit, wertvolle praktische Erfahrungen zu sammeln.

Liere, Gamby und Thorne haben bei Sammelreisen zu städtischen Bauernhöfen und Gärten in der Gegend von Portland, darunter Zenger Farm, Black Futures Farm und Tryon Life Community Farm, nicht heimische Marienkäferarten sowie Blattläuse (von denen sie sich ernähren) erworben.

Zurück im Labor führen Gamby und Thorne ihre Experimente durch, indem sie die Marienkäfer in einer Petrischale unter ein Mikroskop legen. Eine Videokamera zeichnet das Verhalten und die Interaktionen der Marienkäfer auf.

Das Team verfolgt den Livestream auf dem Computerbildschirm, manchmal stundenlang. So haben Liere und die Schüler die Möglichkeit, die Marienkäfer in Aktion zu beobachten. Manchmal liefern sich die Käfer sogar einen Kopf-an-Kopf-Wettstreit um Futter.

„Wir zeichnen auf, wenn sie sich putzen und wenn sie sich gegenseitig das Futter klauen“, sagt Liere. „Lassen Sie sich nicht von ihrer Schönheit täuschen! Sie können bösartig sein. Die Blattläuse, die wir sammeln, sind manchmal genauso groß wie sie und die Käfer fressen sie.“

Im Rahmen ihres Forschungsprojekts in diesem Sommer möchten Gamby und Thorne, die beide Biologie studieren, die Anzahl der Konkurrenzinteraktionen zwischen einheimischen und nichteinheimischen Marienkäferarten erfassen. Sie möchten herausfinden, wie sich diese Interaktionen zwischen den Arten auf den Blattlauskonsum auswirken, die Artenvielfalt und -verteilung im Großraum Portland erforschen und feststellen, wie sich diese Interaktionen bei unterschiedlichen Temperaturen ändern könnten.

Gamby sagt, es sei ihre erste Laborerfahrung und sie sei wirklich wertvoll für sie gewesen.

„Ich bin mir noch nicht ganz sicher, was ich nach Lewis & Clark machen möchte, aber das hier hilft mir definitiv, es einzugrenzen“, sagt Gamby. „Ich habe das Gefühl, dass ich es viel näher herausgefunden habe als vor Beginn dieses Programms.“

Derzeit konzentriert sich das Forschungsteam auf die Durchführung von Experimenten bei Zimmertemperatur. Als Nächstes wollen sie die Experimente bei höheren Temperaturen durchführen, die einem heißen Sommer in Portland entsprechen könnten.

„Marienkäfer könnten aufgrund ihrer Sensibilität gegenüber klimatischen und trophischen Veränderungen Kanarienvögel im Kohlebergwerk sein“, sagte Thorne kürzlich während einer Präsentation im Rahmen der Rogers Tuesday Talks. „Der Klimawandel wird den Lebensraum verändern, indem er die thermische Grenze verschiebt. Er könnte auch die Nahrungsquellen beeinträchtigen. Eine Frage, die wir uns stellen, ist also: ‚Könnte dies die Auswirkungen invasiver Arten verschärfen?‘“

Thorne zufolge sei es sogar möglich, dass eine invasive Art den härteren Bedingungen durch den Klimawandel besser standhalten könne als einheimische Arten.

Urban Garden Ecology-Projekt

Bevor sie der Fakultät für Biologie bei Lewis & Clark beitrat, lehrte und forschte Liere in der Gegend von Seattle. Im Sommer 2019 sammelten sie und ihre Kollegen Daten zu Raubtieren, Vegetation, Bodendeckern sowie Gärten und Landschaften aus 10 Gemeinschaftsgärten in der Stadt Seattle.

Sie fanden heraus, dass verschiedene Gruppen natürlicher Feinde mit unterschiedlichen Umweltvariablen und in unterschiedlichem Ausmaß in Verbindung stehen; diese Erkenntnisse spiegeln wahrscheinlich Unterschiede in ihren Ausbreitungsfähigkeiten, Gewohnheiten und Ernährungsweisen wider. Die Ergebnisse wurden in einem Artikel mit dem Titel „Lokale und landschaftliche Faktoren beeinflussen räuberische Arthropoden in städtischen Agrarökosystemen unterschiedlich“ in der Zeitschrift Ökosphäre.

Neben ihrer Arbeit bei Lewis & Clark ist Liere Co-Leiterin des Urban Garden Ecology-Projekts an der kalifornischen Zentralküste der University of California in Santa Cruz. Die Forschungsgruppe untersucht die ökologischen Wechselwirkungen und Prozesse in städtischen Gärten, die Ökosystemleistungen wie Bestäubung, Schädlingsbekämpfung und Klimaregulierung erbringen. Ihr Ziel ist es, das wissenschaftliche Verständnis der Ökologie städtischer Gärten zu erweitern und die Nachhaltigkeit der städtischen Landwirtschaft für Mensch und Umwelt zu verbessern.

„Da ein wachsender Anteil der globalen Landschaft weiterhin urbanisiert wird“, erklärt Liere, „wird es immer wichtiger, die Ökologie städtischer Grünflächen und ihrer Ökosysteme zu verstehen.“