Jeder, der schon einmal einen Käfer aus mehreren Metern Höhe fallen sah, der dann einfach unbekümmert weiterging, hat sich vielleicht gefragt: Spüren Insekten Schmerz? Und was bedeutet das für ihr "Gehirn"? Diese Fragen sind komplex und führen uns in die faszinierende Welt der Insektenneurologie, der Schmerzwahrnehmung und der erstaunlichen Strategien, die Parasiten anwenden, um das Verhalten ihrer Wirte zu manipulieren.
Wie misst man Schmerz bei Insekten?
Die Erforschung der Schmerzwahrnehmung bei Tieren, insbesondere bei Insekten, ist eine Herausforderung. Während man bei Säugetieren relativ leicht Schmerzempfinden messen kann - Stöhnen, Zähneknirschen, Aggressivität, Harnlassen und Koten, erhöhte Atem- und Herzfrequenz - ist das bei Insekten nicht so einfach.
Ein Beispiel hierfür ist die Debatte um das Kochen von Hummern. Forscher haben nachgemessen, dass die Krebstiere in der Zeit im Kochtopf ein Feuerwerk über ihre Nervenbahnen abfeuern. Spüren sie also Schmerzen? Im Fall der gekochten Hummer konnten Forscher nachmessen, dass die Krebstiere in der Zeit im Kochtopf ein Feuerwerk über ihre Nervenbahnen abfeuern.
Die Süddeutschen Zeitung weist darauf hin, dass man bei einem Wurm am Angelhaken nicht zu voreilig sein sollte zu schließen, dass er Schmerzen leidet, wenn er sich krümmt. Bei Bienen wurde bereits oft beobachtet, wie sie ein gebrochenes Bein noch genauso belasten wie ein gesundes. Sie scheinen hier keinen Schmerz zu empfinden.
Haben Marienkäfer ein Gehirn?
Insekten haben ein Strickleiternervensystem. Dieses befindet sich auf der Bauchseite des Insekts. Die Entwicklung der Lebewesen vom Niederen zum Höheren ist auch durch die Weiterentwicklung der Nervensysteme gekennzeichnet. Der Regenwurm besitzt ein Strickleiternervensystem, das in jedem Segment zwei Knoten mit einer Querverbindung hat. Bei den Insekten liegt eine Verschmelzung der Nervenknoten im Kopf vor (einfaches Gehirn). Durch diese Konzentration an Nervenzellen wird eine höhere Leistungsfähigkeit erreicht.
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Obwohl Insekten ein Gehirn haben, ist es im Vergleich zu dem von Säugetieren sehr klein und einfach gebaut. Das bedeutet jedoch nicht, dass sie keine komplexen Verhaltensweisen zeigen können. Marienkäfer sind hoch entwickelte Raubtiere. Ein einziger kann während seines Lebens mehrere tausend Blattläuse fressen. Um eine Beute aus zumachen, sucht der Käfer mit Sensoren in seinen Antennen zunächst nach Duftstoffen, die Pflanzen freisetzen, wenn Insekten an ihnen fressen. Sobald er diese Alarmsignale geortet hat, richtet der Marienkäfer seine Sinne auf Moleküle, die nur von Blattläusen abgegeben werden.
Marienkäfer selbst sind gegen die meisten Feinde gut geschützt. Ihre oft schwarzrote Flügeldecke ist eine Warnung an andere Räuber: „Lass es lieber!“ Denn wenn zum Beispiel ein Vogel den Marienkäfer aufpickt, sondert der Käfer aus seinen Beingelenken giftiges, bitter schmeckendes Blut ab. Die meisten Vögel spucken ihre Beute dann angewidert wieder aus.
Parasitäre Manipulation: Wenn Marienkäfer zu Zombies werden
Ein faszinierendes und zugleich erschreckendes Beispiel für die Komplexität der Insektenwelt ist die Manipulation des Marienkäferverhaltens durch Parasiten. Eine solche Wespe ist die ungefähr drei Millimeter große Brackwespe Dinocampus coccinellae. Die Weibchen dieser Art stechen Marienkäfer in den Bauch und injizieren ihm ein Ei. Während der Marienkäfer bereits von innen heraus aufgefressen wird, geht er weiterhin auf Blattlausjagd. Mit jeder Beute ernährt er nun aber indirekt den Parasiten in sich.
Etwa drei Wochen später ist die Wespen larve so groß, dass sie ihren Wirt verlassen und sich zum ausgewachsenen Insekt weiterentwickeln kann. Damit ist der Körper des Käfers zwar vom Parasiten befreit, sein Geist aber bleibt gefangen: Der Käfer verharrt an Ort und Stelle, während die Wespenlarve sich unter ihm in einen selbstgesponnenen Seidenkokon hüllt. Darin verwandelt sich die Larve in die geflügelte Wespe. In dieser Phase wäre sie eine leichte Beute für andere räuberische Insekten. Kommt nun aber ein solcher Räuber näher, schlägt der Marienkäfer mit seinen Beinchen um sich und vertreibt den Angreifer. Erst jetzt sterben in der Regel die meisten der befallenen Marienkäfer.
Dieses Phänomen, bei dem ein Parasit das Verhalten seines Wirts manipuliert, um seine eigene Überlebenschance zu erhöhen, ist in der Natur weit verbreitet.
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Beispiele für parasitische Manipulation
- Schmarotzerfliege und Hummeln: Die Schmarotzerfliege legt ihre Eier in Hummeln. Die Fliegenlarve entwickelt sich in der Hummel, und im Herbst, kurz bevor sich die Larve verpuppt, um sich in eine Fliege zu verwandeln, zwingt sie die Hummel, sich in den Boden einzugraben.
- Netzspinne Leucauge argyra und Wespe Hymenoepimecis argyraphaga: Die Wespe klebt ein Ei an der Spinne fest. Die Larve bohrt Löcher in den Hinterleib der Spinne und saugt ihr Blut. Nach einigen Wochen zerreißt die Spinne ihr Netz und baut ein komplett anderes, das dem Kokon der Wespenlarve dient.
- Plasmodium und Stechmücken: Der Einzeller Plasmodium, der die Malaria verursacht, manipuliert das Verhalten der Stechmücke Anopheles. Bevor er einen Menschen infiziert, lebt er in der Stechmücke Anopheles. Die Mücke muss Blut trinken, um zu überleben. Solange Plasmodium also noch nicht so weit ist, auf den Menschen überzugehen, erzeugt der Einzeller in seinem Wirt eine Abneigung gegen Blut. Doch sobald Plasmodium zur Besiedlung eines menschlichen Wirts bereit ist, veranlasst er die Mücke zum umgekehrten Verhalten: Sie entwickelt Blutdurst, wird tollkühn, sucht jede Nacht zahlreiche Menschen auf und sticht selbst dann noch, wenn sie satt ist.
- Saugwürmer und Killifische: Mit parasitischen Saugwürmern infizierte Killifische schwimmen weiter oben und drehen sich manchmal sogar auf den Rücken, um von Vögeln gefressen zu werden.
- Toxoplasma gondii und Ratten: Ratten und Mäuse, die mit Toxoplasma infiziert sind, verlieren ihre natürliche Angst vor Katzen und werden zur leichten Beute.
Die Evolution der Manipulation
Richard Dawkins argumentierte in seinem Buch "Das egoistische Gen", dass Gene sich in der Evolution so entwickeln, dass sie möglichst erfolgreich Kopien von sich selbst herstellen können. Die Fähigkeit eines Parasiten, das Verhalten seines Wirts zu steuern, ist in seinen Genen angelegt. Jede Mutation ist zunächst einmal zufällig. Sie kann dem Träger der Gene, in diesem Fall dem Parasiten, nützen oder schaden.
Inzwischen können Biologen mit neuen Methoden die Gene und ihre Wirkungen viel besser untersuchen und tatsächlich nachweisen, wie Parasiten das Gehirn ihrer Wirte zum eigenen Vorteil manipulieren.
Beispiele für genetisch bedingte Manipulation
- Juwelwespe und Schaben: Die Juwelwespe führt ihren Stachel auf raffinierte Weise in das Gehirn der Schabe und flutet bestimmte Nervenzellen mit einem Cocktail chemischer Substanzen, die wie Psychopharmaka wirken.
- Baculoviren und Raupen: Baculoviren infizieren die Raupen mehrerer Schmetterlingsarten und bringen sie dazu, auf einen Baum zu klettern und weit sichtbar auf einem Blatt oder auf der Rinde sitzen zu bleiben, um von einem Vogel gefressen zu werden. Biologen fanden das Virus-Gen, das die infizierte Raupe zum Klettern veranlasst, und nannten es „egt“.
Wer ist der eigentliche Puppenspieler?
An der Universität Montreal machte die Biologin Fanny Maure eine verblüffende Entdeckung: Die Wespe Dinocampus coccinellae, die ihr Opfer zu einem gefügigen Leibwächter ihrer Larven macht, handelt möglicherweise selbst unter Fremdkontrolle eines dritten Lebewesens. Denn wenn die Wespe ihr Ei in einem Marienkäfer ablegt, injiziert sie gleichzeitig einen Cocktail aus chemischen Substanzen - und ein Virus, das sich in den Eierstöcken der Wespe vermehrt.
Kommunikation in der Insektenwelt
Wespen und Marienkäfer können sich zwar nicht „unterhalten“, aber es gibt in der Natur eine Art Sprache, die von vielen Tieren verstanden wird. Sowohl Wespen als auch Marienkäfer geben solche Signale ab - mit ihrer Färbung. Schwarz-Gelb ist eine allgemein verständliche Warnung. Damit sagt die Wespe anderen Tieren, dass man sie besser in Ruhe lässt, weil sie stechen kann und giftig ist. Auch die schwarz-rote Färbung des Marienkäfers hat eine Botschaft. Sie zeigt Vögeln an, dass der Käfer nicht gut schmeckt.
Eine besondere Wespenart versteht Marienkäfer aber sogar noch viel besser: die Brackwespe. Sie weiß, dass die Käfer dank ihrer die rot-schwarzen Färbung nur selten von Vögeln gefressen werden. Deshalb sticht die Brackwespe Marienkäfer und legt ihre Eier in sie hinein.
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Marienkäfer und Geschlechtskrankheiten
Wegen ihrer promisken Lebensweise grassieren bei Marienkäfern Geschlechtskrankheiten. Über 90 Prozent der Tiere eines Bestands können infiziert sein ? dennoch sterben die Marienkäfer nicht aus. Das haben Forscher um Mary Webberley von der Universität von Westaustralien in Perth in einer Studie an zweigepunkteten Marienkäfern (Adalia bipunctata) in Polen herausgefunden.
Der Asiatische Marienkäfer
Bei dem Marienkäfer, den Sie beschrieben haben, handelt es sich vielleicht um den sogenannten Chinesischen Marienkäfer, der sich seit Jahren in Deutschland immer mehr ausbreitet. Der wurde möglicherweise ausgesetzt, um ihn zur biologischen Schädlingsbekämpfung einzusetzen.
Bedeutung der Insekten
Insekten sind ein wichtiger Bestandteil der Ökosysteme der Welt. Sie sind Blütenbestäuber, Zersetzer und Nahrungsquelle für andere Tiere. Sie können jedoch auch Schädlinge sein und Krankheiten übertragen.
Nützliche Insekten
Nützliche Insekten produzieren Rohstoffe, die vom Menschen genutzt werden (z. B. Honigbiene, Seidenspinner). Sie sind Blütenbestäuber (z. B. Hummeln, Bienen, Schmetterlinge) oder erhöhen als Bodenbewohner die Fruchtbarkeit des Bodens (z. B. Maulwurfsgrille). Insekten sind Nahrung für andere nützliche Tiere (z. B. Vögel, Fische) oder vernichten Schadinsekten (z. B. Seidenspinner (Schmetterling):In China wird die „Seidenraupe“ seit etwa 5 000 Jahren gezüchtet. Sie frisst Blätter des Maulbeerbaumes. Die Seidenraupe (Larve des Seidenspinners) fertigt in 3-5 Tagen aus einem Spinnfaden (1-3 km lang) eine Schutzhülle (Kokon) zur Verpuppung an. Hummel (Hautflügler):Hummeln gehören zu den Insekten, die Blüten besuchen, um Pollen (Blütenstaub) und Nektar als Nahrung zu holen. Dabei bestäuben sie die Blüten und tragen den Blütenstaub von einer zur anderen Blüte (Fremdbestäubung). Holzwespen-Schlupfwespe (Hautflügler):Schlupfwespen legen ihre Eier in Larven anderer Insekten. Aus den Eiern sich entwickelnde Schlupfwespenlarven fressen von innen her den Wirt auf und vernichten somit schädliche Insektenlarven.
Schadinsekten
Schaden wird hauptsächlich hervorgerufen durch Schadfraß an Kulturpflanzen (z. B. Kartoffel-, Borkenkäfer), an Lebensmittelvorräten (z. B. Schaben, Kornkäfer), an Textilien und Pelzwaren (z. B. Kleidermotten, Pelzkäfer), an Holz (z. B. Hausbock) und durch Übertragung der Erreger von Pflanzenkrankheiten sowie von Krankheiten des Menschen und der Tiere (z. B. Einheimische Stechmücke:Die Stechmücke ist wie die meisten Mücken fein und schlank gebaut, hat fadenförmige Antennen und lange, dünne Beine. Das Weibchen saugt Blut, das sie für ihre Nachkommen benötigt. Bestimmte Stoffe in ihrem Speichel verhindern beim Saugen das Gerinnen des Blutes und verursachen meist nur eine juckende, kleine Schwellung an der Stichstelle. Anophelesmücke („Fiebermücke“):Die Anophelesmücke lebt in tropischen Gebieten. Sie enthält oft im Speichel den Erreger der Malaria, ein Sporentierchen (Plasmodium). Mit dem Stich gelangen die Sporentierchen in den Körper des Menschen. Sie zerstören die roten Blutzellen. Borkenkäfer (Käfer):Der Borkenkäfer legt in der Rinde von Nadelbäumen Fraßgänge an. Im „Muttergang“ legt das Weibchen Eier ab. Die ausschlüpfenden Larven fressen waagerechte Nebengänge, in deren Ende sie sich verpuppen. Der Borkenkäfer ist ein gefürchteter Forstschädling. Nonne (Schmetterling):Die Larven (Raupen) dieses Schmetterlings fressen Nadel- oder Laubblätter der befallenen Bäume (Fichte, Kiefer, Buche, Eiche), bei Massenauftreten verursachen sie sogar Kahlfraß. Kartoffelkäfer (Käfer):Kartoffelkäfer stammen ursprünglich aus Nordamerika. Von dort haben sie sich zusammen mit ihrer Futterpflanze, der Kartoffel, nach Europa (um 1870) und fast über die ganze Welt ausgebreitet.Die Käfer und Larven fressen die Blätter der Kartoffelpflanze. Dadurch verhindert der Kartoffelkäfer den Aufbau von organischen Stoffen aus anorganischen Stoffen mithilfe des Sonnenlichtes in den Laubblättern (Fotosynthese). Apfelwickler (Schmetterling):Die Larve (Raupe) legt Fraßgänge im Fruchtfleisch und im Kerngehäuse an, wechselt dann zu anderen Äpfeln. Der Apfelwickler löst also ein Faulen der befallenen Frucht aus.
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