Räuber-Beute-Beziehung zwischen Fledermäusen und Heuschrecken

Forschungsprojekt P 14257Räuber-Beute-Beziehung zwischen Fledermäusen und Heuschrecken H. RÖMER06.03.2000 Das Projekt kombiniert Labor- und Felduntersuchngen zum akustischen Kommunikationsverhalten, der sensorischen und zentralnervösen Signalverarbeitung, sowie der Populationsgenetik von zwei Unterfamilien neotropischer Laubheuschrecken. Auf Grund ihrer unterschiedlichen bevorzugten Mikrohabitate im Kronendachbereich bzw. in Bodennähe des tropischen Regenwaldes sind diese Heuschrecken unterschiedlichem Räuberdruck durch insektivore Fledermäuse ausgesetzt. Im Kronendachbereich werden die Heuschrecken vor allem im Flug von Fledermäusen gejagt, die sehr laute Echoortungssignale benutzen. Es wird die Hypothese überprüft, dass diese Heuschrecken im Sinne einer Koevolution mit dem Räuber eine empfindliche Hörleistung und zentralnervöse Schaltkreise für effektive Fluchtreaktionen entwickelt haben. In Bodennähe lebende Heuschrecken werden bevorzugt von einer anderen "Gilde" von Fledermäusen gejagt, die nur sehr leise Echoortungslaute produzieren bzw. sogar passive Hören für die Wahrnehmung ihrer Beute benutzen. Dieser Selektionsdruck hat zu Anpassungen bei den Heuschrecken geführt, die als nachteilig für die innerartliche Kommunikation angesehen werden können. Dazu gehören eine z.T. extreme Reduzierung der Redundanz für Luftschall-Signale, bzw. ein Umschalten auf Vibrationssignale. Es wird neuro- und verhaltensphysiologisch im natürlichen Lebensraum untersucht, welche Auswirkungen diese Anpassungen für die Signaldetektion unter den akustisch erschwerten Bedingungen des Regenwaldes haben. Schließlich wird die Hypothese überprüft, dass der Selektionsdruck durch den Fressfeind Fledermaus auch zur genetischen Fragmentierung von Populationen und somit zur Artbildung beitragen kan.

Auf einer kleinen, nur 16 Quadratkilometer großen Insel im Panama-Kanal wurde die Räuber-Beute-Beziehung zwischen Fledermäusen und Heuschrecken untersucht. Die Jagdorte und -strategien der Fledermäuse bestimmen dabei entscheidend die Anpassungen ihrer Beute. Im offenen Luftraum und im Kronendachbereich jagen Fledermausarten, die ihre fliegende Beute in der Luft mit Hilfe ihrer Ultraschall-Echoortungslaute wahrnehmen. Eine Unterfamilie der Heuschrecken, die Phaneropterinen, die dort leben und auch nachts fliegen, haben außerordentlich empfindliche Gehörorgane für Ultraschall. Dies erreichen sie durch spezielle Strukturen an den Gehörorganen der Vorderbeine. Auch reagieren Nervenzellen im ZNS sehr stark auf die Echoortungslaute der Räuber. Das ermöglicht den Heuschrecken, die Fledermäuse über rel. große Distanzen wahrzunehmen und entsprechende Fluchtreaktionen einzuleiten wie gerichtetes Wegfliegen vom Ultraschall, oder "Abtauchen" in das Blätterdach. Eine andere Gruppe von Fledermausarten jagt im Unterholz des Regenwaldes, benutzt allerdings keine oder nur sehr leise Ultraschalllaute, sondern hört auf die Laute ihrer Beute, vor allem die Gesänge der Heuschreckenmännchen und Geräusche der Weibchen bei der Annäherung an Männchen, um ihre Beute zu orten. Heuschrecken, die dort leben gehören zur Unterfamilie der Pseudophyllinae; sie besitzen andere Lebensweisen und Anpassungen: sie fliegen nur schlecht, und ihre Hörleistung im Ultraschallbereich ist um 10 - 20 Dezibel weniger empfindlich als die der Phaneropterinen. Nervenzellen im ZNS reagieren auch nur schlecht auf Echoortungslaute von Fledermäusen. Dagegen reagieren diese um 2 Größenordnungen besser auf Schwingungen des Untergrundes, auf dem die Tiere stehen. Diese höhere Vibrationsempfindlichkeit erklärt sich durch eine weitere Anpassung an die Räuber. Denn einige Heuschreckenarten im Unterholz reduzieren ihre Gesänge ganz erheblich in der Dauer und Häufigkeit, und klopfen stattdessen mit dem Hinterleib oder anderen Körperteilen auf dem Untergrund. Die Vibrationen können von einem Weibchen überall auf der Pflanze über Sinnesorgane an den Beinen wahrgenommen werden. Die Klopfsignale sind zwar nicht so weit bemerkbar wie ein Gesang, dafür nehmen Fledermäuse diese Vibrationen nicht wahr. Die Kommunikationsstrategie stellt also einen Kompromiss dar zwischen Anlockung von Paarungspartnern und Feindvermeidung. Besonders deutlich wird dies in einem weiteren ökologischen Zusammenhang: Bei Vollmond ist die Häufigkeit der Heuschrecken im Vergleich zu Neumond drastisch reduziert; auch ist der Lärmpegel im nächtlichen Regenwald, der vor allem von Grillen, Heuschrecken und Fröschen erzeugt wird, um mehr als 10 Dezibel reduziert. Bei derartig hellem Licht können visuell jagende Fressfeinde sogar Nachts gefährlich sein, daher stellen einige Heuschrecken die akustische Kommunikation ganz ein, reduzieren sie oder vibrieren mehr als sie singen. Die Komplexität des Zusammenhangs zwischen Räuber und Beute zeigt sich darin, dass bei Vollmond auch die Flug- und Jagdaktivität der passiv hörenden Fledermäuse reduziert ist und sie mehr Zeit in ihren Baumhöhlen verbringen. Dies ist offenbar eine Antwort auf die geringere Verfügbarkeit ihrer wesentlichen Beutetiere in diesen Nächten. Eine weitere Anpassung der Heuschrecken an den Räuberdruck stellt die selektive Wahl eines Aufenthaltsortes in einer Bromelie dar, die seitlich äußerst scharfe Dornen besitzen und daher einen Schutz vor Fledermäusen darstellen. Heuschrecken wählen aus mehreren Hunderten solcher Pflanzen diejenigen aus, deren Beschaffenheit und Größe den besten Schutz bieten, und kehren nach nächtlichen Streifzügen immer wieder dorthin zurück. In dem Projekt wurde ebenfalls untersucht, wie es den Heuschrecken gelingt, in dem hohen nächtlichen Lärmpegel von bis zu 70 Dezibel die seltenen und zeitlich kurzen Signale der Männchen überhaupt wahrzunehmen. Ähnlich wie Menschen auf einer Cocktail-Party in der Lage sind, aus vielen Schallquellen selektiv eine einzige herauszuhören, zeigen unsere neurophysiologischen Untersuchungen, dass auch Heuschrecken unter den verrauschten Bedingungen des Regenwaldes die Lockgesänge der Männchen überraschend gut wahrnehmen können.