Viele Pflanzen sind für ihren Fortpflanzungserfolg auf lebende Bestäuber – wie Insekten, Fledermäuse oder Vögel – angewiesen. Um diese Bestäuber anzulocken, nutzen Pflanzen ein breites Spektrum an Signalen, wie zum Beispiel Farben. GlanzDuft und Feuchtigkeit locken sie an. Und nun kommt ein weiterer Lockstoff hinzu: die Wärme von Infrarotstrahlung. Laut einer neuen Studie, die in veröffentlicht wurde, … Forschung von Valencia-Montoya et al.Wärme ist ein evolutionär uraltes Bestäubungssignal, das seit dem Zeitalter der Dinosaurier Käfer zu den Fortpflanzungszapfen lockt.
Valencia-Montoya und ihre Kollegen interessierten sich für die Rolle der Wärme bei der Pflanzenvermehrung, da viele Tiere bekanntermaßen Wärme nutzen, um Beute, Wirte oder Waldbrände aufzuspüren. Dies warf die Frage auf, ob Tiere Wärmesignale auch zur Nahrungssuche, insbesondere nachts, einsetzen könnten.
„Da die meisten thermogenen Pflanzen sich in der Abenddämmerung zu erwärmen beginnen und nachts bestäubt werden, wenn Infrarotstrahlung besonders gut sichtbar ist, haben wir untersucht, ob Bestäuber Infrarotstrahlung als Futtersuchsignal nutzen können“, schreiben Valencia-Montoya et al.
Die Forscher beschlossen, diese Hypothese an Palmfarnen zu testen, die zusammen über 50 % der thermogenen Pflanzenarten ausmachen und die älteste lebende Abstammungslinie der von Tieren bestäubten Samenpflanzen darstellen.
Cycadeen sind Nacktsamer, die bekanntermaßen seit mindestens dem Jura von Käfern bestäubt werden. Die Käfer übertragen den Pollen von den männlichen zu den weiblichen Zapfen, die sich auf getrennten männlichen und weiblichen Pflanzen befinden. Valencia-Montoya et al. konzentrierten sich in ihrer Forschung zunächst auf die Cycadee. Zamia furfuracea und dann ihre Stichproben über die Zamia Gattung.
„Zuerst haben wir Wärmebilder der Palmfarne aufgenommen.“ Zamia furfuracea „Um zu bestätigen, dass die Wärmeproduktion primär in den Sporophyllen der pollenabgebenden Zapfen stattfindet“, schreiben Valencia-Montoya et al. Anschließend erweiterten sie den Kreis der getesteten Arten auf die folgenden: Zamia und stellten fest, dass die Wärmeproduktion stets auf die an der Fortpflanzung beteiligten Organe beschränkt ist.
Interessanterweise unterschied sich die Wärmedynamik zwischen männlichen und weiblichen Pflanzen, was auf eine konkrete Rolle bei der Bestäubung hindeutet. Zudem wurde die Wärme in einem Tagesrhythmus produziert, beginnend am Nachmittag und mit einem Höhepunkt am frühen Abend.
„Männliche Zapfen von Z. furfuracea „Sie wurden zuerst erhitzt und dann abgekühlt, während die weiblichen Zapfen erst etwa 3 Stunden später den Höhepunkt der Thermogenese erreichten“, schreiben Valencia-Montoya. et al. „Diese Beobachtung veranlasste uns, den Zusammenhang zwischen der Thermogenese von Pflanzen und dem Verhalten von Bestäubern zu untersuchen.“
Sie verfolgten gezielt das Verhalten des Käfers. Rhopalotria furfuracea, die bestäubt Zamia furfuraceaIn einem Freilandversuch wurden männliche und weibliche Pflanzen in einem Abstand von 50 m aufgestellt und die Bewegungen der Käfer mithilfe eines ultravioletten Fluoreszenzfarbstoffs verfolgt.
Die Käfer wurden vom wärmsten Teil der Pollenzapfen angezogen. Weiterführende Experimente in kontrollierten Käfigen ergaben zudem, dass die Besuche der Käfer an männlichen und weiblichen Zapfen mit der Zapfentemperatur zu- und abnahmen, was die Forscher zu der Hypothese veranlasste, dass „die Zapfentemperatur als dynamisches Signal für die Käfer dienen könnte, die Pollenzapfen [männliche Zapfen] zu verlassen und die weiblichen Zapfen aufzusuchen“.
Es war jedoch weiterhin möglich, dass andere Chemikalien (flüchtige Stoffe) oder die Luftfeuchtigkeit für die Bewegungen der Käfer verantwortlich waren, anstatt dass die Hitze direkt dafür verantwortlich war.
Valencia-Montoya et al. stellten daher künstlich erwärmte Modellzapfen her und platzierten diese in der Nähe von echten Palmfarnen. Sie stellten fest, dass die Käfer stärker von den erwärmten weiblichen und männlichen Modellen angezogen wurden als von den Kontrolltieren mit Raumtemperatur. Infrarotwärme wurde als Locksignal in einem geschlossenen Experiment bestätigt, das ausschließlich thermische Infrarotwärme, nicht aber Konvektionswärme, zuließ.
Durch weitere Experimente an den Käfern selbst, Valencia-Montoya et al. stellte fest, dass der Käfer Pharaxonotha floridana Sie besitzen in ihren Antennen wärmeempfindliche Bereiche, die auf Infrarotstrahlung reagieren. Das Protein TRPA1 ist bei dieser Spezies für die Infrarot-Wärmeerkennung verantwortlich.
„Diese Experimente haben gezeigt, dass sich Käfer während thermogener Ereignisse aktiv zwischen männlichen und weiblichen Zapfen bewegen“, schreiben Valencia-Montoya. et al. „Wir haben festgestellt, dass IR [Infrarot] auf kurze und mittlere Distanzen wirksam ist und Zapfen anspricht, die Pollen freisetzen und aufnehmen.“
Die Wärme lockt also schon seit der Zeit, als sich die ersten Blüten entwickelten und bevor es die farbigen Blüten gab, die wir heute sehen, Käfer zur Bestäubung an – also aus einer Zeit, als die Dinosaurier herrschten.
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Valencia-Montoya, W., Liénard, M., Rosser, N., Calonje, M., Salzman, S., Tsai, C., Yu, N., Karlson, J., Cogni, R., Pierce, N.und Bellono, N. (2025) Infrarotstrahlung ist ein uraltes Bestäubungssignal. Forschung, 390(6778), S. 1164–1170. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1126/science.adz1728.
Titelbild: Pappe Cycad (Zamia furfuracea) durch ritylag / INaturalist CC BY-NC 4.0
