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    Biozentrum der Universität Würzburg

    Warum manche Käfer Alkohol mögen

    09.04.2018

    Der Ambrosiakäfer sucht gezielt nach Alkohol. Nun haben Forscher herausgefunden, warum er das tut: Es liegt an seinem ausgeklügelten landwirtschaftlichen System. Mit Alkohol als "Unkrautvernichter" optimiert der Käfer seine Ernte.

    Ambrosiakäfer

    Ambrosiakäfer pflegen ihre Pilzgärten gemeinsam und arbeitsteilig: Einige Tiere reinigen die Gangsysteme, die in das Holz gefressen werden, andere schaffen den Schmutz aus dem Nest und putzen die Artgenossen. (Foto: Gernot Kunz)

    Wenn sich an einem lauen Sommerabend im Biergarten kleine Käfer ins Bier der Gäste stürzen, ist Nachsicht angebracht. Die Ambrosiakäfer wollen nur das Beste für sich und ihre Nachkommen: Sie wittern den Alkohol in den Kaltgetränken und hoffen auf eine optimale Umgebung, um erfolgreich Landwirtschaft zu betreiben. Denn Alkohol spielt eine wichtige Rolle bei der Optimierung ihres landwirtschaftlichen Ertrags.

    Über die Details dieses Verhaltens berichtet ein internationales Forschungsteam mit starker Beteiligung der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) und der Technischen Universität München (TUM) in der aktuellen Ausgabe des angesehenen Fachmagazins PNAS.

    Alkohol lockt die Käfer zu geschwächten Bäumen

    Ambrosiakäfer sind eine größere Gruppe mit mehreren tausend Arten weltweit. Sie gehören zu den Borkenkäfern. Alle Arten zeichnet aus, dass sie Pilzzucht betreiben. Das Team um Peter Biedermann (JMU und Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie in Jena) und Christopher Ranger (Ohio State University, USA) – als Leiter der Studie – sowie Philipp Benz (Holzforschung München der TUM) untersuchte dabei den „schwarzen Nutzholz-Borkenkäfer“ und seine Nahrungspilze.

    „Schon lange weiß man, dass Alkohol von geschwächten Bäumen produziert wird und diese gezielt von Ambrosiakäfern erkannt und besiedelt werden“, sagt Biedermann. So nutzen Forscher schon lange mit Alkohol bestückte Fallen, um diese Käfer zu fangen. „Und nicht selten findet man die etwa zwei Millimeter großen Käfer im Bier, wenn der Biergarten mit alten Bäumen bewachsen ist“, sagt Biedermann.

    Nachhaltige Landwirtschaft als Erfolgskonzept – keine Resistenzen

    Erst mit den Ergebnissen von Biedermann, Benz und Ranger wird klar, warum Alkohol so attraktiv für das Insekt ist. „Eine erhöhte Aktivität von Alkohol-abbauenden Enzymen erlaubt es den Nahrungspilzen der Insekten, in alkoholhaltigem Holz optimal zu wachsen, obwohl es für andere Mikroorganismen giftig ist“, sagt Biedermann. In der Konsequenz bedeutet dies: Es ist mehr Nahrung für die Käfer vorhanden, die somit mehr Nachwuchs großziehen können als in „alkoholfreiem“ Holz.

    Am besten wachsen die Nahrungspilze, von deren Fruchtkörpern sich die Käfer und deren Larven ernähren, bei einer Alkoholkonzentration von etwa zwei Prozent. „Zudem können bei dieser Konzentration die omnipräsenten Schimmelpilze, die auch als 'Unkraut' der Pilz-Landwirtschaft angesehen werden können, nur schlecht bestehen“, erklärt Professor Benz.

    Relevanz gewinnt diese Strategie vor allem mit Blick auf den Erfolg der Käfer in der Evolution. „Seit etwa 60 Millionen Jahren sind die Tiere mit ihrer nachhaltigen Landwirtschaft erfolgreich – trotz Monokultur.“ Anders als menschliche Bauern haben sie anscheinend kein Problem mit auftretenden Resistenzen gegen „Unkrautvernichtungsmittel“.

    Gemeinsame Pflege der Pilzgärten

    Nicht nur das landwirtschaftliche Geschick begeistert Biedermann an den Ambrosiakäfern. „Sie zeigen soziales Verhalten“, sagt der Ökologe. Die Käfer pflegen ihre Pilzgärten gemeinsam und arbeitsteilig: Einige Tiere reinigen die Gangsysteme, die in das Holz gefressen werden, andere schaffen den Schmutz aus dem Nest und putzen die Artgenossen. Alles mit dem Ziel, die Symbiose von Käfer und Pilz zu optimieren.

    Dieses System ist so ausgeklügelt, dass die Tiere die Pilzsporen mithilfe eigener Sporen-Organe bei der Neuansiedlung mitbringen. Aus diesen erwachsen dann die Pilzgärten. Es geht so weit, dass auch die Pilze in der Lage sind, Alkohol zu produzieren, um die Umgebung zu verbessern.

    „So verhalten sich die Ambrosia-Pilze ganz ähnlich wie Bier- oder Weinhefen, die sich selbst ein alkoholhaltiges Substrat generieren, in dem nur sie selbst gut wachsen können und andere konkurrierende Mikroorganismen ausgeschlossen werden“, erklärt Biedermann.

    Überleben in einer alkoholisierten Umgebung

    Biedermann, der seit mehr als zehn Jahren an Ambrosiakäfern forscht, wird sich mit Benz auch in der Zukunft mit diesen Borkenkäfern und deren Nahrungspilzen befassen. Eine offene Frage in Zusammenhang mit dem Lebensstil der Sechsbeiner: Was genau befähigt sie, in diesem alkoholisierten Umfeld zu überleben? Peter Biedermann sagt: „Die Käfer müssen natürlich resistenter gegen Alkohol sein als andere Lebewesen.“ „Auch bioindustriell sind diese Eigenschaften potentiell von großem Nutzen und könnten auf andere Systeme übertragen werden – wenn wir sie besser verstehen“, ergänzt Professor Benz. Vielleicht kann die Menschheit ja auch hier etwas von den Borkenkäfern lernen.

    "Symbiont selection via alcohol benefits fungus farming by ambrosia beetles " by Christopher M. Ranger, Peter H. W. Biedermann, Vipaporn Phuntumart, Gayathri U. Beligala, Satyaki Ghosh, Debra E. Palmquist, Robert Mueller, Jenny Barnett, Peter B. Schultz, Michael E. Reding & J. Philipp Benz. Published in PNAS, DOI: www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1716852115

    Kontakt

    Dr. Peter Biedermann, Biozentrum, Lehrstuhl für Tierökologie und Tropenbiologie (Zoologie III), T.: +49 (0)931 31-89589, peter.biedermann@uni-wuerzburg.de
    Arbeitsgruppe:  http://www.insect-fungus.com/

    Prof. Dr. J. Philipp Benz, Professur für Holz-Bioprozesse, Holzforschung München, Technische Universität München. T.: +49 (0)8161 71-4590, benz@hfm.tum.de
    Arbeitsgruppe Benz 

    Videomaterial: Youtube-Kanal der Uni (Aufnahmen von: Reinhard Weidlich)

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    Von Marco Bosch

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