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Bielefelder Wissenschaftlerinnen forschen zu Nischenkonstruktion

Blattläuse – Wen haben die vielen kleinen Insekten nicht schon einmal geärgert? Wieso vermehren sie sich so erfolgreich auf Pflanzen? Damit beschäftigt sich eine Forschungsgruppe um Professorin Dr. Caroline Müller von der Fakultät für Biologie der Universität Bielefeld. Die Wissenschaftlerinnen haben herausgefunden, dass Blattläuse die Qualität ihrer Nahrung beeinflussen können und so möglicherweise ihre eigene Nische auf ihrer Wirtspflanze konstruieren. Müllers Forschungsgruppe ist im Transregio-Sonderforschungsbereich „NC3“ angesiedelt, der sich mit Tieren und ihren individuellen Nischen befasst. Ihr Forschungsergebnis hat sie heute (25.07.2018) in dem Journal „New Phytologist“ veröffentlicht.

Es gibt Hunderte verschiedene Arten von Blattläusen. Alle ernähren sich von Pflanzensaft, dem sogenannten Phloemsaft. Der Nährwert, der im Pflanzensaft steckt, wird durch die Zuckerkonzentration sowie die Aminosäurekonzentration und -zusammensetzung bestimmt. Bislang war nicht bekannt, wie sich die Qualität des Pflanzensafts verschiedener Pflanzenteile nach Blatt-lausbefall verändert, wie diese veränderte Qualität die Entwicklung von Blattläusen beeinflusst und wie andererseits die Blattläuse die Zusammensetzung des Pflanzensafts verändern können.

Müller und ihrem Team ist es nun erstmals gelungen nachzuweisen, dass Blattlausbefall tatsächlich die Zusammensetzung des Pflanzensaftes Art-spezifisch je nach Pflanzenabschnitt verändert. So führt ein Befall der Knospenstiele mit einer bestimmten Blattlausart dazu, dass sich die Zusammensetzung der Zucker und organischen Säuren verändert. Dagegen erhöht ein Befall der alten Blätter mit einer anderen Blattlausart die Aminosäurekonzentration. Und ein weiteres Phänomen ließ sich feststellen: „Wir konnten beobachten, dass die Blattlausart, die sich am besten an den Knospenstielen entwickelte und die andere Art die sich am stärksten an alten Blättern vermehrte, jeweils spezifisch in dem entsprechenden Pflanzenteil die Qualität des Pflanzensaftes erhöhten “, sagt Ruth Jakobs, wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Fakultät für Biologie. Blattläuse konstruieren sich also ihre eigene Nische so, dass sie von ihr profitieren. „Wir können davon ausgehen, dass sich Blattläuse ähnlich verhalten wie beispielsweise Biber, die sich in ihren selbstgebauten Dämmen niederlassen“, erklärt Müller.

Zu ihrem Ergebnis gelangten die Biologinnen, indem sie Blattläuse auf unterschiedliche Pflanzenabschnitte des Rainfarns – den Stiel an der Knospe, ein junges Blatt und ein altes Blatt setzten und dort das Populationswachstum der Tiere bestimmten. Darüber sammelten die Biologinnen den Pflanzensaft und analysierten dessen Zusammensetzung chemisch.

Der Transregio SFB NC^³
Warum wählen Tiere ganz individuell ihren eigenen, unverwechselbaren Platz im Ökosystem, ihre ökologische Nische? Wie passen sie sich an sie an? Wann formen sie ihre Nische selbst? Und wie können wir diese Prozesse verstehen? Das sind die zentralen Fragen des Transregio-Sonderforschungsbereichs (SFB/TRR) 212 mit dem Kurznamen „NC³“. Darin verknüpfen die Universitäten Bielefeld, Münster und Jena Verhaltensbiologie und Evolutionsforschung mit theoretischer Biologie und Philosophie. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert NC³ seit Januar 2018 für zunächst vier Jahre mit rund 8,5 Millionen Euro. Sprecher ist Verhaltensforscher Professor Dr. Oliver Krüger von der Universität Bielefeld.

Weitere Informationen:
•    Der komplette Artikel in „New Phytologist“: https://doi.org/10.1111/nph.15335
•    Der Transregio-Sonderforschungsbereich „NC3“: https://www.uni-bielefeld.de/biologie/crc212/