Warum manche Käfer Alkohol mögen

9. April 2018    Nr. 3/2018 (187)

Mit Alkohol als „Unkrautvernichter“ optimieren Ambrosiakäfer ihre Ernte

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 berichtet ein internationales Forscherteam in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins PNAS.

Der kleine Holzbohrer (Xyleborinus saxesenii) ist ein sogenannter Ambrosiakäfer. Diese zu den Borkenkäfern zählenden Käferarten züchten einen Pilzrasen, der die Wände ihrer Bohrgänge im Baumholz auskleidet. Der Pilzrasen dient den Käfern als Nahrung und wird Ambrosia („Götterspeise“) genannt. Foto: Gernot Kunz.

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. Unter maßgeblicher Beteiligung von Peter Biedermann vom Lehrstuhl für Tierökologie und Tropenbiologie der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) und dem Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena, Christipher Ranger von der Ohio State University, sowie Philipp Benz von der Holzforschung der Technischen Universität München (TUM) untersuchte ein internationales Forscherteam den „schwarzen Nutzholz-Borkenkäfer“ (Xylosandrus germanus) 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. Mit Alkohol bestückte Fallen sind eine klassische Methode, 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 der neuen Studie 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.

Elektronenmikroskopische Aufnahme des Nahrungspilzgartens in den Nestern von Ambrosiakäfern. Aufnahme: Peter Biedermann, Elektronenmikroskopisches Zentrum Jena.

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 den Ökologen Biedermann an den Ambrosiakäfern. „Sie zeigen soziales Verhalten“, sagt er. Sie 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 optimieren.

„So verhalten sich die Ambrosiapilze 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. [JMU]

 

Wie alle Ambrosiakäfer legen Schwarze Nutzholz-Borkenkäfer (Xylosandrus germanus) Tunnelsysteme im Holz an, an deren Gangwänden sie Pilze züchten. Alkohol. der von geschwächten Bäumen produziert wird, ist für die Käfer wichtig, weil er sich auf das Wachstum ihrer Nahrungspilze positiv auswirkt. Film: Reinhard Weidlich

Originalveröffentlichung:
Ranger, C. M., Biedermann, P. H. W., Phuntumart, V., Beligala, G. U., Ghosh, S., Palmquist, D. E., Mueller, R., Barnett, J., Schultz, P. B.,, Reding, M. E., Benz, P. (2018). Symbiont selection via alcohol benefits fungus farming by ambrosia beetles. Proceedings of the National Academy of Science of the of the United States of America. DOI 10.1073/pnas.1716852115
www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1716852115

Weitere Informationen:

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

Prof. Dr. J. Philipp Benz, Professorship of Wood Bioprocesses, Holzforschung München, Technical University of Munich. T.: +49 (0)8161 71-4590, E-Mail: benz@hfm.tum.de, working group: http://www.hfm.tum.de/index.php?id=20&L=1 


Download von hochaufgelösten Fotos und Filmen über http://www.ice.mpg.de/ext/downloads2018.html