Wie Orchideen ihre Bestäuber manipulieren

24. Jänner 2014, 18:52
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Orchideen sind wählerisch: Sie locken mit ihrem Duft nur bestimmte Bienenarten an - Wiener Zoologen haben entdeckt, dass auch die Musterung eine wichtige Rolle spielt

Orchideen sind die Kuckucke der Pflanzenwelt: Während andere Pflanzen ihre Blütenbesucher mit Nektar oder Pollen belohnen, begnügen sich die meisten Orchideen damit, solchen Arten ähnlich zu sehen. Eine Entschädigung gibt es nicht für die Bestäubungsleistung. Manche beschreiten einen anderen Weg der Täuschung und locken statt mit Nahrung mit Sex: Sie verströmen den Duft von Insektenweibchen und ziehen so Männchen auf Partnersuche an.

Die verschiedenen Arten der vor allem im Mittelmeerraum beheimateten Orchideengattung Ophrys werden jeweils von einer einzigen Insektenart bestäubt, und zwar vorwiegend von diversen Spezies von Wildbienen wie Langhornbienen und Sandbienen. Der Trick: Jede Ophrys-Art produziert eine Kopie der Sexuallockstoffe, die auch die Weibchen der jeweiligen Bienenart verströmen. Dieser Duft ist so wirksam, dass man lange Zeit davon ausging, das Aussehen der Pflanzen spiele für die Bienen bestenfalls eine untergeordnete Rolle.

Dass diese Auffassung so nicht haltbar ist, fanden Hannes Paulus vom Department für Evolutionsbiologie der Universität Wien und seine Mitarbeiter Johannes Spaethe, Martin Streinzer und Kerstin Stejskal mit finanzieller Unterstützung des Wissenschaftsfonds FWF heraus.

Video: Anflug, Kopulationsversuche und das Scannen der Blüte von Ophrys heldreichii durch ein Männchen der Langhornbiene Eucera berlandi.

Die meisten Orchideen, die sich auf Geruchssignale verlassen, bilden sehr unauffällige Blüten aus. Gewöhnlich ist das eine gute Idee: Der Blütenstaub aller Orchideen liegt in Form zweier klebriger Pakete vor, sogenannter Pollinien oder Pollinarien, die bei Berührung an dem Insekt festgeklebt werden. "Nach Entnahme des gesamten Pollenvorrats einer Blüte reicht also ein einmaliger weiterer Besuch für die Bestäubung aus" , erklärt Martin Streinzer das Dilemma, "aber wenn sie von einer falschen Insektenart besucht wird, ist ihr ganzer Pollenvorrat auf einen Schlag verloren."

Für die meisten sexualtäuschenden Orchideen hat es sich im Lauf der Evolution bewährt, für nicht geeignete Bestäuber möglichst "unsichtbar" zu sein. Sie setzen daher auf den erotischen Duft, der ausschließlich für die gewünschten Besucher attraktiv ist.

Wieso haben dann manche Arten, wie etwa die Heldreichsragwurz, Ophrys heldreichii, trotzdem auffällige rosa Blütenblätter? Wie Paulus' Gruppe schon früher herausfand, orientieren sich die Bestäuber auf größere Entfernungen an den von den Orchideen abgegebenen Sexualpheromonen, suchen ab einem Abstand von 30 Zentimetern die Blüten jedoch auch visuell - und finden sie deutlich schneller, wenn diese mit rosa Blütenblättern ausgestattet sind.

Die Pflanzen dürften damit ihren Bestäubern entgegenkommen: "Die männlichen Langhornbienen haben sehr große Augen und fliegen sehr schnell", führt Kerstin Stejskal aus. "Sie reagieren auf jede Bewegung und werden leicht abgelenkt."

Irrtümliche Kopulation

Wie stellen jedoch farbige Orchideen wie die Heldreichsragwurz sicher, dass sie nicht die falschen Bestäuber anlocken? Ihre Blüten haben eine Lippe mit einer ausgeprägten Zeichnung, die dem Körper eines Langhornbienen-Weibchens ähnelt. Auf dieser landen die Männchen und versuchen, damit zu kopulieren. Bis sie den Irrtum bemerken, kleben bereits die Pollinarien an ihnen, mit denen sie die nächste Orchidee im Zuge eines neuerlichen Versuches befruchten.

Nun fiel den Forschern um Hannes Paulus auf, dass die Bienen nach einer solchen Pseudokopula noch bis zu 1,5 Minuten um die Blüte herumflogen, ehe sie weiterzogen. Die Wissenschafter fingen an, sich zu fragen, ob die Musterung der Ophrys-Lippe - wie bis dahin angenommen - tatsächlich nur dazu dient, möglichst genau ein Weibchen zu imitieren.

Martin Streinzer und Johannes Spaethe führten Wahlversuche zwischen Ophrys heldreichii und einer zweiten Ophrys-Art durch, die zwar ebenfalls rosa blüht, deren Lippe aber nicht gemustert ist. Dabei stellte sich heraus, dass die Lippenzeichnung keine Rolle bei der Attraktivität der Blüten spielt.

In der Folge entwickelten Spaethe und Streinzer eine Vermutung: Möglicherweise dient das Muster gar nicht als Lockmittel, sondern als Merkhilfe, um dieselbe - unergiebige - Pflanze nicht noch einmal anzufliegen. Dem stand entgegen, dass die Komplexaugen aller Insekten eine schlechte Auflösung bieten - sie sehen nur etwa ein Hundertstel so scharf wie wir Menschen. "Wir mussten zuerst klären, ob die Bienen überhaupt genug sehen, um die Muster im Detail wahrnehmen zu können", sagt Streinzer, "und falls ja, ob sie sich verschiedene Zeichnungen merken können." Diese Arbeit übernahm Kerstin Stejskal im Rahmen ihrer Doktorarbeit.

Da die Ophrys-Bestäuber nur in der Paarungszeit motiviert sind, sich auf die Orchideen zu stürzen, und diese maximal drei Wochen pro Jahr dauert, wich Kerstin Stejskal auf Honigbienen aus. Die bestäuben zwar keine Orchideen, sind aber mit den Langhornbienen verwandt, haben vergleichbare Komplexaugen und möglicherweise ähnliche kognitive Fähigkeiten.

Für den menschlichen Betrachter ähneln sich die Lippenmusterungen von Blüten derselben Pflanze deutlich stärker als die von Blüten verschiedener Pflanzen - ein Eindruck, den Stejskal objektiv bestätigen konnte, indem sie die Muster in schwarz-weiße Bilder umwandelte und ihre Übereinstimmung mittels eines Computerprogramms erhob.

Blütenmuster als Merkhilfe

Daraufhin druckte die Zoologin die schwarz-weißen Bilder auf Kärtchen aus, die sie je nach Bedarf an einer großen Drehscheibe befestigen konnte. Dann trainierte sie Honigbienen darauf, eines davon, das sich an einer bestimmten Position befand, mit einer Belohnung (Zuckerwasser) zu assoziieren. Sobald sie das geschafft hatten, wurde die Scheibe gedreht, sodass sich die Leckerei plötzlich an einer anderen Stelle befand. Diese Versuchsanordnung wurde in verschiedenen Konstellationen wiederholt.

Wie sich zeigte, sind die Bienen imstande, die Blütenzeichnung verschiedener Pflanzen zu unterscheiden, nicht aber die von Blüten ein und desselben Individuums. "Wir konnten beobachten, dass auch die Honigbienen oft vor den Bildern schwebten und sie scheinbar genau betrachteten, bevor sie sich für ein Muster entschieden", erzählt Stejskal. "Die Lippenmusterung dient offenbar tatsächlich als Merkhilfe, was im Sinne aller Beteiligten ist", fasst Streinzer zusammen: "Die Bienen wollen keine weiteren vergeblichen Kopulationen und die Orchideen wollen nicht, dass dieselbe Biene wiederkommt, um Selbstbestäubung zu vermeiden." Die Idee, die Insekten sähen in der Blüte dasselbe wie wir Menschen, war offenbar auch eine Täuschung. (Susanne Strnadl, DER STANDARD, 22.1.2014)

  • Eine komplizierte Beziehung: Männliche Langhornbienen im Anflug auf eine Blüte der Heldreichsragwurz.
    foto: martin streinzer

    Eine komplizierte Beziehung: Männliche Langhornbienen im Anflug auf eine Blüte der Heldreichsragwurz.

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