Felsenspringer: Männchen unauffindbar

Von einigen Arten der urtümlich anmutenden Felsenspringer wurden bisher keine Männchen gefunden. Der Biologe Wolfgang Arthofer sucht am Beispiel der flüglosen alpinen Insekten nach Ursachen und evolutionären Zusammenhängen der Jungfernzeugung.
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Bild: In Mitteleuropa leben etwa 60 verschiedene Arten der urtümlich aussehenden Felsenspringer. (Foto: Barbara Thaler-Knoflach)

Wolfgang Arthofer hebt einen schweren Felsblock auf und dreht ihn um. Blitzschnell greift er nach einem urtümlich aussehenden Insekt, das an der Unterseite des Steins sitzt. Doch der Felsenspringer wird seinem Namen gerecht und verschwindet mit einem Satz in den Spalten zwischen den Felsblöcken. Auf der Blockhalde am Piz Lad oberhalb des Reschensees sucht der Biologe nach Exemplaren dieser seit rund 50 Millionen Jahren nahezu unverändert auf der Erde lebenden Insekten. Weltweit sind 450 Felsenspringer-Arten bekannt, etwa 60 davon leben in Mitteleuropa.
Die Gegend am Dreiländereck zwischen Österreich, Italien und der Schweiz ist für den Insektenforscher besonders interessant, weil hier unterschiedliche Gesteinsformationen aufeinandertreffen. „Wir finden am Piz Lad eine besondere Situation vor“, erklärt Wolfgang Arthofer vom Institut für Ökologie der Uni Innsbruck. „An der geologische Grenze zwischen Zentralalpen und südlichen Kalkalpen leben im Abstand von nur 20 Metern zwei sehr unterschiedliche Arten von Felsenspringern. Die einen lieben den Kalkstein, die anderen den Silikatfelsen.“ Grund dafür dürfte das unterschiedliche Nahrungsangebot auf den Gesteinen sein, denn die Insekten ernähren sich von Algen und Flechten. Felsenspringer werden bis zu drei Zentimeter groß und verbringen ihr ganzes Leben zwischen den Felsblöcken.

Jungfernzeugung

Die meisten Arten leben in hochalpinen Regionen und sind bis heute wenig erforscht. „Es gibt wahrscheinlich keinen besseren Ort als Innsbruck für dieses Forschungsinteresse“, sagt der Biologe. In Tagesreisen können die Wissenschaftler verschiedene Exemplare der flügellosen Insekten einfangen und sammeln. Wenn die Hand einmal nicht schnell genug ist, behelfen sie sich mit Schläuchen, an deren Enden kleine Auffangbehälter montiert sind. Mit kräftigen Atemzügen saugen die Wissenschaftler so die Insekten aus den Felsspalten.
In den exponierten Lagen auf über 2.000 Metern Seehöhe bilden Felsenspringer Artengemeinschaften, von denen manche sich durch eine Besonderheit auszeichnen: Die Forscher haben bis heute keinen einzigen männlichen Vertreter dieser Arten gefunden. „Von den 16 in Österreich bekannten Felsenspringer-Arten wurden bei zehn bisher keine Männchen nachgewiesen“, erzählt Wolfgang Arthofer, der sich auf den in der Forschungsguppe tätigen Jungwissenschafter Thomas Dejaco beruft. „Die Jungfernzeugung über unbefruchtete Eizellen konnte bisher aber wissenschaftlich noch nicht belegt werden.“

Evolutionäre Sackgasse

Jungfernzeugung ist in der Tierwelt nicht selten und findet sich bei vielen Insekten, Milben, Würmern, Krebsen und Schnecken. Die Fortpflanzung ohne Männchen bringt den Arten manche Vorteile. Unter sehr harschen Lebensbedingungen kann es biologisch sinnvoll sein, keine Energie auf die Partnersuche zu verschwenden. Die meist kleinen Lebensgemeinschaften sind so überlebensfähiger. Im Extremfall kann ein einzelnes Weibchen das Weiterleben einer ganzen Art sichern.
Allerdings führt diese Form der Fortpflanzung zu einer starken genetischen Verarmung. Die Insekten sind dadurch kaum mehr in der Lage, sich auf veränderte Umweltbedingungen einzustellen. „Steigt zum Beispiel durch den Klimawandel die Temperatur deutlich an, können die Felsenspringer nur in höhere Regionen ausweichen“, schildert Wolfgang Arthofer. „Irgendwann landen sie dann aber in der sogenannten ‚Gipfelfalle’, während andere Arten sich über genetische Mutationen an ihre Umwelt anpassen können.“

Mehrere Methoden

Um hinter das Geheimnis der Jungfernzeugung zu kommen, untersucht Wolfgang Arthofer nun vier unterschiedliche Arten von Felsenspringern, zwei die sich sexuell fortpflanzen und zwei Arten ohne Männchen. „Diese Insekten eigenen sich sehr gut als Modellsystem“, sagt der Forscher. „Die Unterschiede zwischen den Arten sind gering und die Tiere leben in bestimmten, räumlich klar abgegrenzten Gebieten.“ Mit verschiedenen Methoden zur Untersuchung des Erbguts und Züchtungen im Labor will Arthofer herausfinden, wie sich die Felsenspringer tatsächlich fortpflanzen. Für jene Arten ohne Männchen gilt es zu zeigen, dass tatsächlich Jungfernzeugung vorliegt und welche Ursachen diese hat.

Ursachensuche

Es gibt mehrere mögliche Gründe für die Entstehung asexueller Fortpflanzung in einer Art. Eine davon ist die Infektion mit bestimmten Mikroorganismen, die Einfluss auf die Vermehrung ihrer Wirtstiere nehmen. In über 60 Prozent der Insekten kommt das Bakterium Wolbachia vor, das Arthofer auch in manchen Felsenspringern gefunden hat. Aber auch die letzte Eiszeit könnte eine wichtige Rolle gespielt haben. Während die meisten Lebewesen vor den Eismassen Richtung Süden flüchteten, harrten möglicherweise wenige Pflanzen- und Tierarten in winzigen Nischen der eisigen Gletscherwelt aus. Diese extremen Lebensumstände könnten die Entstehung der Jungfernzeugung begünstigt haben. Die Innsbrucker Biologen versuchen gerade zu zeigen, dass einige der Felsenspringer zu diesen ausdauernden Tieren gehört haben könnten. Es wäre das erste Tier, für das Wissenschaftler den Nachweis erbringen konnten, dass es die Eiszeit auf diese Art und Weise überdauert hat.

Zur Person

Wolfgang Arthofer wurde 1968 in Eisenstadt geboren und studierte Landschaftsplanung an der Universität für Bodenkultur (Boku) in Wien. Nach der Promotion 2006 war er kurzzeitig Mitarbeiter am Institut für Genetik des Bundesamts für Wald und bis 2009 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Department für Forst- und Bodenwissenschaften der Boku. Seit 2009 ist Wolfgang Arthofer Mitarbeiter in der damals neu gegründeten Arbeitsgruppe „Molekulare Ökologie“ von Prof. Birgit Schlick-Steiner. Er ist Assistenzprofessor am Institut für Ökologie der Universität Innsbruck.

(Christian Flatz)

 

Dieser Artikel ist in der aktuellen Ausgabe des Magazins „wissenswert“ erschienen. „wissenswert“ ist ein Kooperationsprojekt zwischen der Uni Innsbruck und der Tiroler Tageszeitung und liegt dieser fünf Mal pro Jahr bei. Eine digitale Version steht unter folgendem Link zur Verfügung: wissenswert 5/2011