Wie sich Wasserflöhe gegen fleischfressende Pflanzen wehren

Wasserflöhe sind Meister der Anpassung. Forscher der Ruhr-Universität Bochum (RUB), der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg und der Technischen Universität Darmstadt haben herausgefunden, dass sie sich nicht nur gegen Tiere, sondern auch gegen fleischfressende Pflanzen wehren können. Sie zeigten, dass Wasserflöhe in Gegenwart der Wasserpflanze Utricularia (Wasserflöhe) langsamer schwimmen und seitliche Stacheln entwickeln.

Beide Mechanismen scheinen es der fleischfressenden Pflanze zu erschweren, sie in ihre Falle zu saugen. Ihre Erkenntnisse stellt das Team um Dr. Sebastian Kruppert, Dr. Martin Horstmann und Professor Ralph Tollrian von der RUB in Zusammenarbeit mit Professor Thomas Speck vom Botanischen Garten Freiburg und Simon Poppinga von der Technischen Universität Darmstadt im heraus Internationale Zeitschrift für Molekularwissenschaftenonline veröffentlicht am 9. Juni 2022.

Wasserfloh S04 aus Gelsenkirchen

Die Fallen der Wasserpflanze Utricularia werden durch Bewegung ausgelöst. Sie saugen Beute innerhalb weniger Millisekunden ein und verdauen sie. Eine Pflanze kann sowohl viele Fallen bilden als auch mehrere Tiere auf einmal fangen. „Dadurch entsteht ein sehr hoher Fressdruck“, sagt Simon Poppinga. Die Forscher interessierte, ob sich die Wasserflöhe gegen solche Angriffe von Pflanzen wehren.

Im ersten Schritt suchten sie nach natürlichen Lebensräumen, in denen Pflanzen und Wasserflöhe nebeneinander leben. Fündig wurden sie in Gelsenkirchen. Das Team isolierte mehrere Individuen aus der Wildnis und versuchte, sie im Labor zu reproduzieren. Wasserflöhe sind parthenogenetisch: Sie produzieren genetisch identische Nachkommen, dh Klone von sich selbst. Die klonale Linie mit der Bezeichnung „04“ war einfach zu kultivieren. Wegen der geografischen Nähe zum Fußballstadion von Schalke 04 tauften die Forscher es S04.

Das Vorhandensein der Pflanze im Wasser führt zu längeren Anhängseln

Der Forscher kultivierte S04 zusammen mit der Wasserpflanze im Labor, zunächst getrennt durch ein feines Gitter. So stellten sie sicher, dass die Tiere nicht in direkten Kontakt mit der Pflanze kommen konnten und nicht in Gefahr waren, gefressen zu werden – aber sie konnten die Anwesenheit des Raubtiers über chemische Botenstoffe spüren. Wasserflöhe, die unter solchen Bedingungen lebten, bildeten längere Anhängsel an ihrem Panzer und waren kleiner.

Außerdem maßen die Forscher die Schwimmgeschwindigkeit. Wasserflöhe, die in Gegenwart der Pflanze lebten, bewegten sich langsamer als solche, die ohne die Pflanze aufwuchsen. Wenn die Tiere die Wahl hatten, mieden sie die Nähe der Wasserpflanzen. „Das zeigt, dass die ansonsten genetisch identischen Tiere Abwehrkräfte nur dann aktivieren, wenn sie sie brauchen, weil sie Seite an Seite mit den Pflanzen aufwachsen“, sagt Sebastian Kruppert.

Tiere mit Abwehrkräften werden seltener gefressen

Diese Verhaltensänderung und die Anpassungen in der Körperstruktur erwiesen sich als wirksam. Das Team verglich, wie oft Tiere, die ohne die Pflanze aufgewachsen waren, im Vergleich zu Tieren, die der Pflanze ausgesetzt waren, gefressen wurden. Tatsächlich wurden letztere seltener gegessen. „Das deutet darauf hin, dass es sich bei den aktivierbaren Anpassungen tatsächlich um Abwehrmechanismen gegen die Pflanze handelt“, sagt Sebastian Kruppert.

„Wir gehen davon aus, dass die Fortsätze die Wasserflöhe breiter werden lassen als der Durchmesser der Saugfalleneingänge“, sagt Martin Horstmann. „Die Fallen sind unterschiedlich groß, aber zumindest die kleineren Fallen können die Tiere nicht mehr aufnehmen.“ Da die Wasserflöhe mit Abwehr auch schlanker sind, kann die Wasserströmung vermutlich leichter an ihnen vorbei fließen. Außerdem lösen die langsameren Schwimmbewegungen die Fallen wahrscheinlich seltener aus.

„Uns war kein anderer Fall bekannt, in dem Tiere sich gegen Angriffe von Pflanzen wehren können“, sagt Ralph Tollrian. „Dass gleichzeitig verschiedene Abwehrmechanismen wie Verhaltensanpassungen und Veränderungen der Körperstruktur beobachtet werden können, zeigt, wie anpassungsfähig und faszinierend diese Winzlinge sind.“