Sandlaufkäfer wehren Fledermausangriffe mit Ultraschall-Mimikry ab

Als wichtigstes Raubtier der nachtfliegenden Insekten erzeugen Fledermäuse einen selektiven Druck, der dazu geführt hat, dass viele ihrer Beutetiere eine Art Frühwarnsystem entwickelt haben: Ohren, die speziell auf die Hochfrequenz-Echoortung von Fledermäusen abgestimmt sind. Bisher haben Wissenschaftler mindestens sechs Insektenordnungen – darunter Motten, Käfer, Grillen und Heuschrecken – gefunden, die Ohren entwickelt haben, die in der Lage sind, Ultraschall zu erkennen.

Aber Sandlaufkäfer gehen noch einen Schritt weiter. Wenn sie eine Fledermaus in der Nähe hören, reagieren sie mit ihrem eigenen Ultraschallsignal letzten 30 Jahre, Niemand wusste warum.

„Für Menschen ist das eine so fremde Vorstellung: Diese Tiere fliegen nachts umher und versuchen, sich gegenseitig in praktisch völliger Dunkelheit zu erwischen, wobei sie Geräusche als Kommunikationsmittel nutzen“, sagte Harlan Gough, Hauptautor von a neue Studie in der Zeitschrift veröffentlicht Biologiebriefe Damit ist das Rätsel endlich gelöst. Während seiner Doktorarbeit am Florida Museum of Natural History kam er zu dem Schluss, dass Sandlaufkäfer einen großen Nutzen aus der Erzeugung des Geräusches ziehen müssten, da es den Fledermäusen auch dabei helfen würde, sie zu lokalisieren.

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

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

Dadurch entsteht auch eine charakteristische Fledermaus-Echoortungs-Angriffssequenz, die Forscher mit Sandlaufkäfern spielten, um zu sehen, wie diese reagieren würden. Wenn ein Käfer fliegt, öffnet sich sein harter Panzer und gibt den Blick auf zwei Hinterflügel frei, die Auftrieb erzeugen. Die Flügeldecken, die früher die Flügel bedeckten, dienen dem Schutz und helfen nicht beim Fliegen. Diese werden normalerweise hochgehalten und sind nicht im Weg.

Die Forscher verbrachten zwei Sommer in den Wüsten im Süden Arizonas und sammelten 20 verschiedene Sandlaufkäferarten, um sie zu untersuchen. Von diesen reagierten sieben auf Fledermausangriffssequenzen, indem sie ihre Flügeldecken leicht nach hinten schwenkten. Dies führte dazu, dass die schlagenden Hinterflügel die Hinterkanten der Flügeldecken trafen, als würden die beiden Flügelpaare klatschen. Für die Ohren eines Menschen klingt es wie ein schwaches Summen, aber eine Fledermaus würde die höheren Frequenzen aufnehmen und den Käfer laut und deutlich hören.

„Auf die Echoortung von Fledermäusen zu reagieren ist eine weitaus seltenere Fähigkeit als nur die Echoortung zu hören“, sagte Gough. „Die meisten Motten singen diese Geräusche nicht durch ihren Mund, wie wir es von Fledermäusen kennen, die durch ihren Mund und ihre Nase echolokalisieren. Tigermotten zum Beispiel verwenden eine spezielle Struktur an der Seite des Körpers, also braucht man diese Struktur, um Ultraschall zu erzeugen.“ sowie Ohren, um die Fledermaus zu hören.

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

Einige Motten können das Fledermaussonar stören, indem sie mehrere Klicks kurz hintereinander erzeugen. Für Sandlaufkäfer schlossen die Forscher diese Möglichkeit jedoch schnell aus, da sie Ultraschall erzeugen, der für eine solche Leistung zu einfach ist.

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

„Diese Abwehrmittel haben sich als wirksam gegen einige Insektenfresser 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 fütterten große braune Fledermäuse, die eine Vielzahl von Insekten fressen, aber eine starke Vorliebe für Käfer zeigen. Zu ihrer Überraschung wurden 90 vollständig gefressen, während zwei nur teilweise verzehrt wurden und nur zwei zurückgewiesen wurden, was darauf hindeutet, dass die Abwehrchemikalien der Käfer kaum dazu beitragen, große braune Fledermäuse abzuschrecken.

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. „Man weiß es eigentlich erst, wenn man das Experiment mit dem Raubtier durchführt.“

Es stellte sich heraus, dass Sandlaufkäfer Fledermäuse nicht mithilfe von Ultraschall vor ihrer Schädlichkeit warnen. Aber es gab noch eine letzte Möglichkeit. Manche Motten produzieren Anti-Fledermaus-Ultraschall, obwohl sie schmackhaft sind. Wissenschaftler glauben, dass diese Motten versuchen, Fledermäuse auszutricksen, indem sie die Ultraschallsignale wirklich schädlicher Mottenarten akustisch nachahmen.

Könnten Sandlaufkäfer etwas Ähnliches tun? Die Forscher verglichen Ultraschallaufzeichnungen von Tigerkäfern, die zu einem früheren Zeitpunkt der Studie gesammelt wurden, mit Aufzeichnungen von Tigermotten, die sich bereits in ihrer Datenbank befanden. Bei der Analyse der Ultraschallsignale fanden sie eine klare Überlappung und die Antwort auf ihre Frage.

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

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

„Wenn man einen dieser Sandlaufkäfer erwischt, der nachts einschläft und ihm 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. „Mit meinem Kollegen Jesse Barber untersuchen wir das seit vielen Jahren gemeinsam. Wir glauben, dass es sich nicht nur um Sandlaufkäfer und Motten handelt. Es scheint bei allen möglichen nachtaktiven Insekten zu passieren, und wir wissen es einfach nicht, weil es einfach so ist.“ Wir haben auf diese Weise nicht getestet.“

Auch diese heiklen ökologischen Wechselwirkungen laufen Gefahr, bald gestört zu werden. Akustische Mimikry braucht 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 Hinterhöfen 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, ehemalige Doktorandin an der University of Florida, und Jesse Barber von der Boise State University waren ebenfalls Autoren der Studie.