So wie wir Menschen nach Gegenständen greifen, nutzt der Kolibri-Schwärmer seinen Sehsinn, um seinen langen Rüssel gezielt auf eine Blüte zu setzen, um nach Nektar zu suchen, so eine Studie von Konstanzer Biologen.
Haben Sie schon einmal einen Kolibri-Schwärmer gesehen? Wenn Menschen dieser Motte zum ersten Mal begegnen, sind sie normalerweise fasziniert: Dieses Tier sieht aus wie eine Kreuzung aus einem Schmetterling und einem Vogel – daher der Name – und hat die erstaunliche Fähigkeit, über lange Zeiträume wie ein Hubschrauber zu schweben.
Bei näherer Betrachtung fällt schnell ein weiteres Merkmal des Kolibri-Schwärmers ins Auge: der spiralförmig gewellte Rüssel, der so lang ist wie das gesamte Tier.
Die Motte nutzt ihren Rüssel, um Nektar zu saugen, indem sie ihn scheinbar mühelos und in Sekundenschnelle durch eine winzige Öffnung in die Blütennektaren einführt. „Das ist, als würde man versuchen, mit einem zwei Meter langen Strohhalm im Mund auf die Öffnung einer Getränkedose zu treffen“, sagt Anna Stöckl, Biologin an der Universität Konstanz.
In einer Studie, die in der Zeitschrift erscheint PNASSie und ihre Kollegen untersuchten die sensorischen Informationen, auf die die Motten angewiesen sind, um ihren Rüssel präzise zu steuern.
Sie fanden heraus, dass die Tiere ihren Sehsinn nutzen, um sich auf dem Weg zum Nektarium fortzubewegen und gegebenenfalls die Bewegung des Rüssels durch visuelles Feedback zu korrigieren, ähnlich wie wir Menschen es tun, wenn wir etwas mit unseren Händen greifen. Diese komplexe Form der Gliedmaßenkontrolle war bisher vor allem von Tieren mit vergleichsweise großem Gehirn bekannt, etwa von Affen oder Vögeln.
Video eines Experiments. Verschiedene Körperteile eines Kolibri-Schwärmers werden verfolgt, während das Tier in einer künstlichen Blume nach Nektar sucht. Bildnachweis: Stöckl Lab
Blick auf den Rüssel in „Zeitlupe“
Um zu zeigen, dass diese Gliedmaßenkontrolle auch bei Insekten auftritt, führten die Forscher aufwendige Verhaltensexperimente durch, bei denen Kolibri-Schwärmer mit Hochgeschwindigkeitskameras aufgezeichnet wurden, wenn sie sich künstlichen Blumen näherten.
Auf diese Weise konnten sie mit hoher zeitlicher Auflösung die genaue Position von Mottenkörpern, Köpfen und Rüsseln bestimmen, während die Tiere nach Nektar suchten. Es ist bekannt, dass Kolibri-Schwärmer sichtbare Muster auf den Blüten nutzen, die sie mit ihrem Rüssel abtasten, um schneller an die zuckerhaltige Flüssigkeit zu gelangen.
Die Bewegungsanalyse ergab zunächst, dass Kolibrischwärmer ihren Rüssel nur etwa eineinhalb Zentimeter vor und zurück bewegen können, seitwärts kaum noch. Um die grobe Positionierung des Rüssels in der Blüte zu kontrollieren, bewegen die Tiere ihren gesamten Körper im Flug, während die kleineren Bewegungen des Rüssels selbst dazu genutzt werden, das Blütenmuster präzise anzuvisieren.
„Es ist unseren Fingern sehr ähnlich, die wir außer dem Daumen hauptsächlich vorwärts und rückwärts bewegen können. Dennoch können wir sehr komplexe Bewegungsmuster ausführen, indem wir auch unsere Hände zur groben Richtungssteuerung bewegen – zum Beispiel beim Klavierspielen.“ erklärt Stöckl.
Insektengehirne sind Meister der Effizienz
Es gibt noch eine weitere Ähnlichkeit mit dem Menschen: Kolibri-Schwärmer benötigen kontinuierliche visuelle Informationen, um ihren Rüssel präzise zum Nektarium zu manövrieren, so wie wir Menschen bei ungeübten Handbewegungen den Blick auf unsere Finger richten müssen, um sie auf ein Ziel zu lenken. Wenn die Augen der Motten bedeckt wären, so dass sie ihren Rüssel nicht sehen könnten, könnten sie die Blume trotzdem berühren. Allerdings scannten sie ihren Rüssel nicht mehr entlang der Blütenmuster, sondern wahllos, was die Suche nach Nektar verlängern kann.
Die Tatsache, dass die Falter visuelles Feedback für die Feinsteuerung ihres Rüssels nutzen, war etwas überraschend, da eine solche Echtzeitkoordination zwischen dem, was sie sehen, und der Bewegung ihres Rüssels rechentechnisch komplex ist. Insekten haben ein vergleichsweise einfaches Nervensystem mit weniger als einer Million Nervenzellen, verglichen mit fast 90 Milliarden im menschlichen Gehirn.
„Um diese Aufgabe zu erfüllen, verfügen die Insekten nur über einen winzigen Bruchteil der Verarbeitungskapazität unseres menschlichen Nervensystems“, sagt Stöckl. Genau das macht sie als Modellorganismus für die Erforschung der visuellen Kontrolle von Gliedmaßen so interessant.
„Und das ist noch nicht alles. Diese kleinen Gehirne und ihre effiziente Arbeitsweise sind auch tolle Vorbilder für die angewandte Forschung, etwa in der Robotik. Von den Kolibrischwärmern können wir viel lernen“, betont Stöckl.
Mehr Informationen:
Visuelle Führung ermöglicht die Feinabstimmung der Sondierungsbewegungen eines Insektenanhangs, Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (2024). DOI: 10.1073/pnas.2306937121