Visuelle Ökologie bei Sexualtäuschorchideen

Viele angiosperme Pflanzen zeigen auffällig bunte Blüten in vielerlei Farbvariationen. Sie sind das Ergebnis einer Koevolution zwischen den Pflanzen und ihren Bestäubern, vielfach Insekten, und eines der beeindruckendsten Beispiele für Kommunikation zwischen Tieren und Pflanzen. Welche Selektionsdrücke bei der Entstehung dieser optischen Signale wirkten ist allerdings bis heute in vielen Fällen wenig bis kaum bekannt. Ziel dieses Projektes ist es die Entstehung und Funktion optischer Signale für die Bestäuberanlockung in einer Gruppe von Sexualtäuschblumen zu verstehen. Orchideen nehmen eine Sonderstellung innerhalb der Blütenpflanzen ein. Der gesamte Pollenvorrat einer Blüte ist in zwei Paketen (Pollinien bzw. Pollinarien) organisiert, die einem Blütenbesucher angeheftet werden können. Ein einziger Besuch kann somit zur Entnahme des gesamten Pollenvorrats führen. Im Falle eines unspezifischen Besuchers besteht daher das Risiko, daß die Blüte ihren gesamten Pollen verliert. Um eine effiziente und gerichtete Pollenverbreitung zu gewährleisten, haben Orchideen beeindruckende Strategien entwickelt um ihre spezifischen Bestäuber anzulocken. Sexualtäuschorchideen der Gattung Ophrys haben dies perfektioniert, indem sie zur Bestäuberanlockung artspezifische Paarungssignale des Bestäubers imitieren. Die Orchideen produzieren eine fast perfekte Kopie des Sexualpheromons einer bestimmten Insektenart (zumeist Hymenopteren) um damit Männchen anzulocken, die sich auf Partnersuche befinden. Bei dem Versuch der Männchen mit der Blüte zu kopulieren, bekommen sie die Pollenpakete an den Körper geheftet. Beim Besuch weiterer Blüten kommt es anschließend zur Bestäubung. Diese Form der Duftkommunikation ist artspezifisch und bildet dadurch einen so genannten "privaten Kommunikationskanal". Das Auftreten einer hoch spezifischen olfaktorischen Kommunikation bei Orchideen ist fast immer mit dem Verlust auffälliger optischer Blütensignale verbunden, die unspezifische Besucher anlocken könnten. Eine kleine Gruppe innerhalb der Gattung Ophrys bildet dabei eine Ausnahme. Die Arten dieser Gruppe besitzen ein optisch sehr auffälliges rosa Perianth und die Lippe weist ein hoch komplexes und stark kontrastierendes Muster auf. Die Funktion dieser visuellen Signale ist bisher nicht verstanden und ihre Entstehung aus evolutionsbiologischer Sicht nicht schlüssig zu erklären. Ziel des Projektes ist es, die Funktion dieser auffälligen optischen Signale im Kontext der Bestäubung aufzuklären. Die Ergebnisse werden zum einen zu einem besseren Verständnis der Signalevolution in der Gattung Ophrys beitragen, zum anderen helfen sie die Mechanismen der präzygotischen Isolation und der Artbildung bei Sexualtäuschorchideen zu entschlüsseln. Zusätzlich bietet das komplexe Lippenmuster der Blüten von Ophrys heldreichii die einmalige Gelegenheit, das Detektionsvermögen und das Lernen hochkomplexer visueller Signale durch den Bestäuber im natürlichen Kontext zu untersuchen.

Viele Angiospermen besitzen auffällig bunte Blüten in vielerlei Farbvariationen. Sie sind das Ergebnis einer Koevolution zwischen den Pflanzen und ihren Bestäubern, vielfach Insekten, und eines der beeindruckendsten Beispiele für Kommunikation zwischen Tieren und Pflanzen. Welche Selektionsdrücke bei der Entstehung dieser optischen Signale wirken ist bis heute in vielen Fällen wenig bis kaum verstanden. Ziel dieses Projektes war es, die Funktion optischer Signale für die Bestäuberanlockung in einer Gruppe von Sexualtäuschorchideen (Gattung Ophrys), die von Bienen- und Wespenmännchen bestäubt werden, zu verstehen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die beiden untersuchten Arten (O. heldreichii und O. speculum) optische Signale der Futterpflanzen und der Weibchen von potentiellen Bestäubern imitieren und damit ihre Attraktivität und Reproduktionserfolg erhöhen. Orchideen nehmen eine Sonderstellung innerhalb der Blütenpflanzen ein. Ihr gesamter Pollenvorrat ist in zwei Paketen verpackt, die einem Blütenbesucher angeheftet werden. Um eine gerichtete Pollenverbreitung zu gewährleisten, haben Orchideen beeindruckende Strategien entwickelt, um spezifische Bestäuber anzulocken. Sexualtäuschorchideen der Gattung Ophrys haben dies perfektioniert, indem sie zur Bestäuberanlockung artspezifische Paarungssignale des Bestäubers imitieren. Die Orchideen produzieren eine perfekte Kopie des Sexualpheromons einer bestimmten Insektenart (zumeist Hymenopteren), um damit Männchen anzulocken, die sich auf Partnersuche befinden. Bei dem Versuch der Männchen mit der Blüte zu kopulieren, bekommen sie die Pollenpakete an den Körper geheftet. Beim Besuch weiterer Blüten kommt es dann zur Pollenübertragung und Befruchtung. Innerhalb der Gattung Ophrys sind viele Arten optisch unauffällig. Einige Ausnahmen zeigen jedoch ein auffallendes rosa Perianth und ein komplexes Lippenmuster, wie z.B. O. heldreichii. Hier konnten wir mit Hilfe von Verhaltensexperimenten zeigen, dass die Farbe der Blütenblätter der der Futterpflanzen des Bestäubers ähnelt. Außerdem zeigte sich, dass die Bestäuber (Männchen der solitären Biene Eucera berlandi) die farbigen Blüten besser detektiert können und dass Blüten mit farbigem Perianth einen höheren Reproduktionserfolg besitzen als Blüten ohne Farbsignal. Die zweite untersuchte Art, O. speculum, besitzt einen blau-glänzenden Spiegel auf ihrer Lippe. Spektrale Reflexionsmessungen konnten zeigen, dass der Spiegel stark im UV-Licht reflektiert und offensichtlich die Farbe der Weibchenflügel des Bestäubers (Männchen der Dolchwepse Dasyscolia ciliata) imitiert. Im Verhaltenstest zeigten Männchen eine starke Bevorzugung von Weibchen- gegenüber Männchenflügeln. In einem direkten Vergleich (unter Ausschluss olfaktorischer Signale) wählten zudem Männchen die Orchideenblüte signifikant häufiger als das Weibchen, was auf einen optischen Superstimulus bei der Orchidee hindeutet, die damit ihren Reproduktionserfolg optimiert.