Schmetterlinge und Ameisen - die perfekte Kombination!

Wie viele von euch ja bereits mitbekommen haben dürften, habe ich die letzten drei Wochen mit der Absolvierung eines Praktikums verbracht. Im Folgenden möchte ich in allen Einzelheiten und mit ein bisschen STEM von meiner Arbeit berichten. (Für den STEM-Part siehe -> 2.2. Theoriebezug)

1. Einleitung

Die Einrichtung, bei der ich das Praktikum mache, setzt sich für den Erhalt der Biodiversität, Naturschutz, Landschaftspflege und vieles mehr ein. Ein Nachbar ist dort Diplombiologe und als ich mich (eigentlich ziemlich kurzfristig) bei ihm nach der Möglichkeit erkundigte, dauerte es nicht lange bis er sogar schon eine Projekt-Idee für die drei Wochen vom 10.09. bis zum 28.09. vor Augen hatte. Email-Bewerbung, ein paar Formulare hin- und hergeschickt, und schon konnte es losgehen.

Da ich auf Lehramt studiere, kann ich mir keine Fachpraktika für's Studium anrechnen lassen. Das war mir von Anfang an bewusst, ich mache das Praktikum lediglich aus Interesse. Und bis jetzt hat es sich definitiv gelohnt! Schon allein weil ich dadurch nicht die letzten Tage meiner Ferien vor dem PC oder im Bett verbracht habe...

Ziel des Praktikums war es also, die Arbeit dort kennenzulernen und mich ein bisschen mit der Thematik meines Projektes auseinanderzusetzen. Meine Arbeit bestand mindestens zur Hälfte auch aus Feldarbeit im Sinne von Untersuchungen in der Natur, worüber ich wirklich froh war.

2. Das Projekt

2.1. Situation

In der Umgebung meines kleinen Wohnortes gibt es neben einem See auch jede Menge Felder. Während die meisten intensiv bewirtschaftet werden (häufige Mahd, künstlicher Nährstoffeintrag), gibt es auch einige extensiv bewirtschaftete oder gar naturbelassene Flächen. Eine kleine, extensiv bewirtschaftete Fläche beheimatete zwei der einheimischen Ameisenbläulinge: Phengaris nausithous (Bergsträsser, 1779) (Dunkler Wiesenknopf-Ameisenbläuling) und Phengaris teleius (Bergsträsser, 1779) (Heller Wiesenknopf-Ameisenbläuling).

Syn.:
Glaucopsyche nausithous und G. teleius
Maculinea nausithous und M. teleius

Beide Arten sind durch die Flora-Fauna-Habitatrichtlinie geschützt, zwischen der Naturschutzbehörde und dem damaligen Pächter der Fläche gab es diesbezüglich auch einen Vertrag. Aufgrund eines Pächterwechsels kam es 2011 gegen Empfehlung vonseiten der Verantwortlichen zur intensiven Nutzung der Fläche, wodurch sie innerhalb kürzester Zeit als Habitat für die Ameisenbläulinge vollkommen ungeeignet wurde. Im Rahmen eines Verfahrens kam der Gedanke an die Verpflichtung zu entsprechenden Ausgleichsmaßnahmen auf, es blieb bisweilen jedoch nur beim Gedanken. Das Feld wird weiterhin intensiv bewirtschaftet.

_{Abb. 1: Das Feld weist nicht mehr annähernd eine natürliche Artenvielfalt auf...}

2.2. Theoriebezug

2.2.1. Ameisenbläulinge

Die Ameisenbläulinge gehören unterschiedlichen Gattungen der Familie der Lycaenidae, den Bläulingen, an. Allen Ameisenbläulingen ist ihre Myrmekophilie gemein, d.h. eine symbiontische oder parasitische Beziehung zu bestimmten Ameisen im Raupenstadium. (Hölldobler & Wilson, 2016)

Der Lebenszyklus der Wiesenknopf-Ameisenbläulinge Phengaris nausithous und Phengaris teleius

Einige Zeit nach der Eiablage auf die Futterpflanze Sanguisorba officinalis (Großer Wiesenknopf) im Juli oder August schlüpfen die Raupen und ernähren sich bis zum 3. Larvalstadium von den unreifen Samen. Nach der nächsten Häutung lassen sich die jungen Raupen fallen, und müssen innerhalb einiger Stunden von Ameisen ihrer jeweiligen Wirtsart gefunden werden, bevor sie verhungern oder Fressfeinden zum Opfer fallen (Stettmer, Bräu, Gros & Wanninger, 2011). Durch die Abgabe von Duftstoffen und eine bestimmte Körperhaltung wird eine Ameisenlarve imitiert, sodass die Raupen aufgesammelt und in die Brutkammer der Kolonie gebracht werden. Im Nest der Ameisen überwintern sie und ernähren sich von ihren Larven. (Hölldobler & Wilson, 2016)

Diese parastische Lebensweise wird erst durch einige Veränderungen in Morphologie und Verhalten möglich gemacht. So besitzen die Raupen der Ameisenbläulinge zwei Arten von Sekretionsorganen: "Pore copula organs", die vermutlich bestimmte Pheromone produzieren, um Aggression vonseiten der Ameisen zu reduzieren, und "dorsal nectary organs" die ein dem Honigtau ähnliches Sekret abgeben, das den Ameisen als Nahrung dient (Devries, 2008 [Anm.: Die Quelle behandelt einen anderen Schmetterling mit ähnlicher Lebensweise]; Wynnhoff, 2001). Dadurch entsteht vielleicht der Eindruck beidseitigen Nutzens, der Schaden an der Ameisenkolonie ist jedoch so groß, dass nur von einer parasitischen Beziehung gesprochen werden kann.

Die speziellen Drüsen sind jedoch nicht die einzige Anpassung an den Wirt. Die Raupen besitzen eine sehr dicke Haut zum Schutz gegen Bisse. Sie können einen schildähnlichen Kamm oben über ihren Kopf stülpen, um im Wirtsnest ihre Nahrung (Ameisenlarven) zu verbergen. Die Gefahr des Auslösens von aggressivem Verhalten gegen den Parasiten wird weiters durch die Unfähigkeit reduziert, schnelle Bewegungen zu vollführen. Auch Flucht- oder Befreiungsreflexe von anderen Raupen sind bei den Ameisenbläulingen nicht vorhanden. (Wynhoff, 2001)

Etwa zehn Monate verbringen die Raupen im Nest, inklusive Überwinterung, während sie ihre Masse mehr als verzehnfachen. Die Verpuppung findet Mai/Juni in einer der oberen Nestkammern statt. Beim Schlupf der Falter muss so nur noch wenig Weg durch die jetzt definitiv feindlich gesinnten Wirtsameisen zurückgelegt werden (Wynhoff, 2001). Die Falter ernähren sich wieder ausschließlich von Nektar, Haupt-Futterpflanze ist wie bei den Raupen der Stadien 1-3 der Große Wiesenknopf (Stettmer et al., 2011).
Der Zyklus beginnt von Neuem.

_{Abb. 2: Nicht nur Schmetterlinge erfreuen sich am Wiesenknopf - Diese Heidelibelle genießt den freien Platz in der Sonne.}

2.2.2. Wirtsameisen der Wiesenknopf-Ameisenbläulinge

Die Raupen beider Bläulingsarten leben parasitisch bei Ameisen der Gattung Myrmica (Latreille, 1804). Gerade parasitische Bläulinge sind dabei wegen der hohen Spezialisierung oft an eine bestimmte Art gebunden. Phengaris nausithous findet sich hauptsächlich in Nestern der Roten Gartenameise, Myrmica rubra (Linnaeus, 1758), während Phengaris teleius in Nestern der Trockenrasen-Knotenameise, Myrmica scabrinodis (Nylander, 1846) parasitiert (Wynhoff, 2001). Die beiden Arten unterscheiden sich optisch kaum (siehe -> 2.4.3. Bestimmung) und besiedeln ähnliche Habitate (mesophil bis feucht, auch Moore), wobei Myrmica rubra ein größeres Spektrum an unterschiedlichen Lebensräumen nutzen und größere Kolonien mit mehr Königinnen bilden kann. Nester werden im Boden oder im Wurzelbereich von Bäumen angelegt. (Seifert, 2007)

_{Abb. 3: Arbeiterin einer Myrmica sp.}

2.3. Ziel/Fragestellung

Die unter -> 2.1. Situation beschriebene Fläche ist heute eine klassische Fettwiese. Neben dem Deutschen Weidelgras (Lolium perenne), Löwenzahn (Gattung Taraxacum) und allgegenwärtigem Weißklee (Trifolium repens) gibt es nur wenige, weitere Planzenarten, und die orientieren sich meist an den von Entwässerungsgräben gesäumten Feldrändern. Es steht die Überlegung im Raum, durch Ausgleichsmaßnahmen die Fläche wieder möglichst ihrem ursprünglichen Zustand anzunähern, mit dem Ziel, eine Wiederansiedlung der Wiesenknopf-Ameisenbläulinge zu ermöglichen. Hauptbedingungen stellen dabei natürlich in erster Linie die Futterpflanze Sanguisorba officinalis sowie die beiden Wirtsameisen dar.

Ziel der von mir durchgeführten Erhebung war es, einen Überblick über die noch vorhandenen Ameisenarten zu erlangen und in Erfahrung zu bringen, wie es um die Populationen der beiden Arten Myrmica rubra und Myrmica scabrinodis steht. Untersucht wurden noch weitere Flächen in der Umgebung, darunter auch ein Feldstück, das 2013 dasselbe Schicksal (Nährstoffeintrag) ereilte, seitdem jedoch wieder extensiv genutzt und ausgehagert wird, und als Vergleichsobjekt herangezogen werden kann.

2.4. Praktische Durchführung

2.4.1. Baiting

Die Ernährung der meisten Ameisen besteht ganz einfach aus Kohlehydraten und Proteinen. Die Proteine werden für den Aufbau von Biomasse benötigt, die Ameisen brauchen sie lediglich in ihrer Wachstumsphase - als Larve. Die ausgewachsenen Tiere benötigen hingegen nur noch Kohlehydrate als Energielieferant. Als Köder für die meisten Ameisen eignen sich Kohlehydrate in hochkonzentrierter Form sehr gut. Flüssige Stoffe wie Honig oder Invertzucker wären zwar eine Möglichkeit, hier besteht jedoch die Gefahr des Ertrinkens für die Ameisen. Stattdessen wurden Zuckerwürfel verwendet, die in einem Raster auf der zu untersuchenden Fläche verteilt und mit einem Papierteller abgedeckt wurden. So liegen die Köder einerseits im Dunkeln, andererseits sind sie vor Wind geschützt und können Feuchtigkeit aus Boden und Luft besser aufnehmen.

2.4.2. Sammeln der Proben

Über Nacht werden die Köder von den Arbeiterinnen entdeckt. Da es sich lediglich um einen Köder, und keine Falle handelt, können weitere Kolonie-Mitglieder informiert werden, sodass sich in der Regel noch einige weitere Arbeiterinnen derselben Kolonie an der Nahrungsquelle einfinden. Nach ca. 20 Stunden werden je Köder alle Ameisen mit einer Federstahlpinzette gesammelt und in einem beschrifteten Probenbehälter mit >70 % Ethanol getötet.

2.4.3. Bestimmung

In Europa kommen mehr als 15 verschiedene Arten der Gattung Myrmica vor, teilweise unterscheiden sich zwei Arten nur durch ein einziges unauffälliges Merkmal. Eine Bestimmung mit bloßem Auge ist unmöglich. Stattdessen wurde ein hochwertiges Stereomikroskop (Zwei Okulare, dreidimensionales Bild möglich) verwendet.
Im Folgenden werden kurz die Merkmalskombinationen der beiden Arten Myrmica rubra und Myrmica scabrinodis zusammengefasst und in Bildern vernaschaulicht:

Myrmica rubra

• Scapus (Fühlerschaft) an der Basis schmal und nur leicht, in einem Winkel von etwa 40° geknickt bzw. gebogen. Keine auffälligen Kanten oder Lappen.
• Petiolus (erstes Stielchenglied zwischen Mesosoma=Brust und Abdomen=Hinterleib) im Profil oben abgerundet und hinten gleichmäßig abfallend.
• Propodealdornen (Dornen am Hinterende des Mesosomas) kurz mit breiter Basis, nicht gekrümmt.

Myrica scabrinodis

• Scapus (Fühlerschaft) an der Basis stärker geknickt, mit deutlich sichtbarer Kante, die in der Verlängerung des Scapus in Richtung Stirnleisten einen kleinen "Lappen" bildet.
• Petiolus (erstes Stielchenglied) im Profil oben abgeflacht, Vorder- bildet mit Oberseite einen Winkel von 70-90°, nach hinten mit deutlich sichtbarer Stufe.
• Propodealdornen länger und i.d.R. leicht gekrümmt.
• Struktur auf dem Mesosomarücken netzartig.

_{Abb. 12: Myrmica scabrinodis - Struktur}

2.5. Ergebnisse und Aussicht

Da sich anhand der gesammelten Daten bezüglich Abundanz und anderer ökologischer Größen nur Vermutungen anstellen lassen, werden an dieser Stelle nur die wirklich sicheren und für das Ziel interessanten Erkenntnisse aufgeführt.

Die Untersuchung ergab, dass sowohl Myrmica rubra als auch Myrmica scabrinodis noch im Untersuchungsobjekt vorkommen. Ähnlich der Vegetation orientieren sich die spärlichen Funde (nur bei 27% der Köder waren Ameisen zu finden) am Rand des Felds. Auf der bereits "in Behandlung" befindlichen Fläche kommen beide Arten in höherer Dichte und größerer Individuenzahl vor. Dies lässt darauf hoffen, dass sich die Bestände im Untersuchungsopbjekt bei Wiederherstellung des Habitats durchaus rasch selbstständig erholen können. Die Entfernung zur nächsten Fläche, auf der die Ameisenbläulinge nachgewiesen werden konnten, beträgt 2,2 km. Solche Strecken können durchaus von beiden Arten zurückgelegt werden (Stettmer, Binzenhöfer & Hartmann, 2001).
Vorausgesetzt, dass eine Aushagerung mit der Erholung der Bestände von Sanguisorba officinalis einhergeht, oder entsprechende Maßnahmen zur Wiederansiedlung der Pflanze getroffen werden, liegt die Erschließung der Fläche als Lebensraum durch die Wiesenknopf-Ameisenbläulinge also durchaus im Bereich des Möglichen.

3. Schluss

Ich empfand die Arbeit als sehr spannend und interessant. Ich konnte in einen winzig kleinen Aspekt der Arbeit als Biologe schnuppern, und selbst eine Untersuchung durchführen, protokollieren und auswerten. Mein Interesse für Lebewesen aller Art ist wieder so hoch wie in meiner Kindheit...
Weiters konnte ich mich während dieser Arbeit in der letzten Woche vor dem Beginn meines III Semesters schonmal wieder auf das wissenschaftliche Arbeiten einstellen, was mir hoffentlich den Start zumindest ein bisschen erleichtert.

Alles in allem bin ich wirklich mehr als zufrieden mit diesen drei Wochen.
Und wer weiß, vielleicht finde ich für nächstes Jahr wieder so eine interessante Beschäftigung ;)

Ende

Quellenverzeichnis

Devries, P. (2008). The larval ant‐organs of Thisbe irenea (Lepidoptera: Riodinidae) and their effects upon attending ants. Zoological Journal of the Linnean Society, 94(4).

Hölldobler, B. & Wilson, E. O. (2016). Auf den Spuren der Ameisen: Die Entdeckung einer faszinierenden Welt. 3. Auflage. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag GmbH

Seifert, B. (2007). Die Ameisen Mittel- und Nordeuropas. Tauer: lutra - Verlags- und Vertriebsgesellschaft

Stettmer, c., Bräu, M., Gros, P. & Wanninger, O. (2011). Die Tagfalter Bayerns und Österreichs. Hrsg.: Bayrische Akademie für Naturschutz und Landschaftspflege

Stettmer, c., Binzenhöfer, B. & Hartmann, P. (2001). Habitatmanagement und Schutzmaßnahmen für die Ameisenbläulinge Glaucopsyche teleius und Glaucopsyche nausithous. Natur und Landschaft: Zeitschrift für Naturschutz und Landschaftspflege (6/2001). Verlag W. Kohlhammer

Wynhoff, I. (2001). At Home on Foreign Meadows: the Reintroduction of two Maculinea Butterfly species. Doctoral Thesis. Wageningen Agricultural University, The Netherlands.