Nachts zeigen im Cerrado, Brasiliens Savanne und zweitgrößtem Biom, Larven des Schnellkäfers Pyrearinus termitilluminans, die in Termitenhügeln leben, grüne Laternen, um Beute zu fangen, die vom hellen Licht angezogen wird.
„In mehr als 30 Jahren Expeditionen mit seinen Studenten zum Emas-Nationalpark und zu Farmen rund um die Naturschutzeinheit im Bundesstaat Goiás, um Exemplare zu sammeln, sei das Phänomen noch nie so selten gewesen“, sagte Vadim Viviani, Professor für Naturwissenschaften und Wissenschaft an der Bundesuniversität von São Carlos Zentrum für Technologie für Nachhaltigkeit (CCTS-UFSCar) in Sorocaba, Bundesstaat São Paulo.
„In den 1990er Jahren sahen wir viele dieser Termitenhügel voller Glühwürmchen und anderer biolumineszierender Insekten, sogar auf Weideflächen. Heute wird in den meisten Gebieten Zuckerrohr angebaut, und wir sehen kaum noch welche“, bemerkte er.
Der Mangel war eines der Hauptergebnisse einer Studie veröffentlicht In Annalen der Entomological Society of America.
Der vorletzte Autor des Artikels, Etelvino Bechara, Professor am Institut für Chemie (IQ-USP) der Universität São Paulo, war Vivianis Master- und Ph.D.-Absolventin. Betreuer für Abschlussarbeiten in den 1990er Jahren.
Die anderen Co-Autoren sind Cleide Costa, Forscherin am Zoologischen Museum der Universität São Paulo (MZ-USP), und Simone P. Rosa, Entomologin an der Bundesuniversität Itajubá (UNIFEI) im Bundesstaat Minas Gerais. Beide sind Experten für die Taxonomie der Schnellkäfer-Superfamilie Elateroidea.
Bei der Untersuchung wurden 51 Arten erfasst, die meisten davon sind Glühwürmchen (Lampyridae). Der Rest sind Schnellkäfer (Elateridae), die zwei Laternen auf ihrem Rücken haben, und Eisenbahnwürmer, auch Glühwürmchen (Phengodidae) genannt, die gleichzeitig Licht unterschiedlicher Farbe erzeugen können.
In Goiás katalogisierten die Forscher neben den im Emas-Nationalpark in der Gemeinde Mineiros und nahegelegenen Bauernhöfen gesammelten Exemplaren auch Exemplare in Perolândia und Campinorte. Im Bundesstaat Mato Grosso umfasste die Umfrage den Nationalpark Chapada dos Guimarães und drei Städte (Alto Garças, Novo Santo Antônio und Rio Manso).
In Costa Rica, einer Stadt im Bundesstaat Mato Grosso do Sul, besuchten sie zwei Bauernhöfe und den Sucuriú Falls Municipal Park. Der Emas-Nationalpark war mit 35 Arten der produktivste Standort.
Die Forscher sagen, dass die Vielfalt dieser Käfer in Überresten des Cerrado und auf den an den Park angrenzenden Farmen in den letzten drei Jahrzehnten stark zurückgegangen ist, gleichzeitig mit der Substitution von Weiden durch Sojabohnen- und Zuckerrohrplantagen sowie einem Rückgang des Cerrado insgesamt genauer gesagt in dichten Trockenwaldgebieten innerhalb des Cerrado, bekannt als Cerradão.
In diesem Artikel wird erstmals über das Vorkommen leuchtender Termitenhügel im Nationalpark Chapada dos Guimarães berichtet. Im Emas-Nationalpark und in angrenzenden Gebieten gibt es viele Hügel voller Glühwürmchenlarven. Frühere Untersuchungen derselben Gruppe berichteten über das Phänomen der Biolumineszenz im Amazonas-Regenwald.
Eisenbahnwürmer verschwinden
Auch Pestizide und künstliche Beleuchtung sind Feinde biolumineszierender Käfer. Das vom Menschen erzeugte helle Licht verhindert, dass sie von Partnern geortet werden und sich fortpflanzen. Insbesondere stellten die Forscher fest, dass bei jüngsten Expeditionen keine Eisenbahnwurmlarven auftraten. Diese Insekten können gleichzeitig rotes und grünes Licht aussenden und verfügen über ein erhebliches biotechnologisches Potenzial.
„Der Niedergang dieser Familie [Phengodidae] war besonders deutlich zu erkennen. Erwachsene Männchen werden seit 2010 nicht mehr von Lichtfallen auf von Zuckerrohr umgebenen Farmen angezogen. Darüber hinaus kann die zunehmende Menge an künstlichem Licht, das nachts aus nahegelegenen städtischen Zentren kommt, mehrere biolumineszierende Arten im Emas-Nationalpark gefährden. „Das Problem verdient besondere Aufmerksamkeit und weitere Studien“, sagte Viviani.
Das Aussterben biolumineszierender Arten bedeutet nicht nur einen Verlust der Artenvielfalt und der von diesen Tieren bereitgestellten Ökosystemleistungen, sondern auch den Verlust technologischer und wirtschaftlicher Möglichkeiten.
Biolumineszenz – die Produktion und Emission von kaltem sichtbarem Licht durch Lebewesen – ist für viele analytische Prozesse nützlich, die in der wissenschaftlichen Forschung, Medizin, Industrie und im Umweltmanagement eingesetzt werden. Kaltes Licht bedeutet, dass weniger als 20 % des Lichts Wärmestrahlung (dh Wärme) erzeugen.
Biolumineszenz entsteht durch die Oxidation von Luciferin, einer Verbindung, die in diesen Insekten und anderen Tieren sowie einigen Pilzen vorkommt. Der Oxidationsprozess wird durch Enzyme, sogenannte Luciferasen, katalysiert.
Im Laufe der Jahre hat die von Viviani geleitete Gruppe von allen Gruppen weltweit die größte Anzahl an Luciferasen isoliert und geklont. Die Luciferasen stammen von verschiedenen Insekten, darunter auch Fliegen, die blaues Licht produzieren.
Leuchtkäfer produzieren Farben wie Grün, Gelb, Orange und Rot. Ihre Luciferasen werden beispielsweise zur Markierung von Zellen und Proteinen eingesetzt.
Viviani koordiniert derzeit ein Projekt zur Entwicklung biolumineszierender Reagenzien für Immunoassays, Umweltanalysen und Bioimaging. Die Reagenzien basieren auf Luciferasen brasilianischer Arten. Die meisten dieser Materialien werden derzeit importiert.
„Es ist wichtig, die Tatsache zu begreifen, dass der Cerrado nicht nur aus Gestrüpp oder Busch besteht. Er ist ein Wasserspeicher im Boden, eine Verdunstungsquelle, die Regen erzeugt, und auch ein riesiger Vorrat an exklusiven Arten. Wir können enorm viel lernen.“ von all diesem Schatz“, sagte Viviani.
Mehr Informationen:
Vadim R Viviani et al., Inventar und ökologische Aspekte biolumineszierender Käfer im Cerrado-Ökosystem und sein Rückgang rund um den Emas-Nationalpark (Brasilien), Annalen der Entomological Society of America (2023). DOI: 10.1093/aesa/saad029