Konkurrenz und Kooperation im synchronen Insektenchor

Eine der faszinierendsten Phänomene im Bereich der Insektenkommunikation ist die Synchronisation von Signalen in einer Gruppe von Individuen, die einem Chor oder einer Glühwürmchenansammlung angehören. Obwohl in der Vergangenheit viel geforscht wurde, um die proximaten Mechanismen zu entschlüsseln, die die Grundlange für synchrones Signalisieren bilden, ist nur wenig über Kooperation zwischen Sendern in solchen Ansammlungen bekannt. Damit wird aber die Möglichkeit außer Betracht gelassen, dass gerade durch Kooperation zwischen Männchen einer Art synchrone Werbegesänge entstanden sein könnten. Dieses Projekt ist der Untersuchung von Konkurrenz, aber auch von Kooperation zwischen Männchen der synchronisierenden Laubheuschreckenart Mecopoda elongata gewidmet. Männchen dieser Insektenart locken Weibchen durch stereotyp wiederholte akustische Signale (Chirps) an. Diese werden synchron in einer Gruppe von Männchen produziert und weisen eine starke zeitliche Überlappung auf. Die Synchronisation in dieser Art ist aber nicht perfekt, denn einige Männchen beginnen mit der Produktion ihre Chirps etwas früher in akustischen Interaktionen (Leadermännchen). Daher glaubt man, dass die Synchronisation des Werbegesanges bei M. elongata durch eine Präferenz der Weibchen für Leadermännchen entstanden sein könnte, welche einen Wettstreit um die Leaderrolle unter Männchen zur Folge hat. Diese kompetitive Sichtweise der Evolution von synchronem Werbegesang erklärt aber nicht, warum Männchen, die mit ihren Chirps zeitlich hinter dem Leadermännchen liegen (Followermännchen), trotzt ihrer unattraktiven Rolle, weiterhin Chirps produzieren. Außerdem erklärt es nicht, was Männchen davon abhält immer schnellere Chirpraten zu entwickeln. Deshalb werden in diesem Projekt Hypothesen getestet, die mögliche Kompensationsmechanismen von Followermännchen betreffen, wie eine strategische Positionierung relativ zu Leadermännchen oder Signalplastizität. Zusätzlich aber werden zwei Hypothesen geprüft, die eine mögliche Kooperation zwischen Männchen untersuchen: (1) Die Synchronisation der Werbegesänge könnte zu einem gegenseitigen Nutzen für Männchen führen. Dies wird möglich durch eine erhöhte Signalamplitude überlagerter Chirps, was wiederum zu einer höheren pro Kopf Anzahl angelockter Weibchen führen könnte. (2) Durch die Synchronisation der Chirps bleibt ein artspezifischer Signalrhythmus erhalten, der in einem verrauschten Habitat, wie es der nächtliche Regenwald darstellt, ansonsten schwer aufrecht erhalten werden könnte. Solange die Kosten, die mit einer scheinbar unattraktiven "Followerrole" verbunden sind, kleiner sind als der daraus resultierende Nutzen, könnte synchroner Werbegesang eher das Ergebnis von Kooperation anstatt von Konkurrenz sein.

Eines der faszinierendsten Phänomene im Zusammenhang mit der Kommunikation von Insekten ist die synchrone Produktion von Signalen in Ansammlungen von Individuen einer Art, wie man sie oft bei akustischen Chören oder Ansammlungen tropischer Glühwürmchen beobachten kann. Obwohl schon vieles über jene Mechanismen bekannt ist, die zu synchroner Signalproduktion führen, ist über den Beitrag von Konkurrenz und Kooperation zur Evolution synchroner Lauterzeugung nur sehr wenig bekannt. Dieses Projekt untersuchte daher das Wahlverhalten von Weibchen um Mechanismen zu erforschen, die im Laufe der Evolution dazu führen, dass Männchen der Heuschreckenart Mecopoda elongata ihre akustischen Signale synchron erzeugen.Männchen dieser Art locken Weibchen mit Hilfe von periodischen akustischen Signalen (Chirps) aus größerer Entfernung an, wobei bestimmte Männchen häufig ihre Signale etwas früher in akustischen Interaktionen mit anderen Männchen erzeugen (Leader). Wahlexperimente zeigten, dass Weibchen regelmäßige Signale gegenüber unregelmäßigen bevorzugen, außerdem werden Leadersignale gegenüber Followersignalen bevorzugt. Durch diese Partnerwahlpräferenzen sind Männchen im Chor gezwungen um die Leaderrolle zu konkurrieren was unweigerlich zur synchronen Lauterzeugung führt. Der Nachteil von Männchen, die häufig Follower werden, könnte durch einen erhöhten Schallpegel von synchronisierten Signalen wettgemacht werden (Beaconeffekt). Durch einen unerwartet starken Beaconeffekt in Mecopoda Chören ist die akustische Reichweite von Chören im Vergleich zu solo singenden Männchen deutlich vergrößert und ein Chor kann daher Weibchen aus größerer Entfernung anlocken. Ein wesentlicher Grund für eine erhöhte Lautstärke der Chorsignale ist der hohe Grad an Signalüberlappung, der durch eine bemerkenswerte Signalplastizität von Follower-Männchen erreicht wird.Im Freiland gefangene Mecopoda Männchen sind manchmal Wirt einer unbekannten tachiniden Fliegenart. Die Rolle von Follower-Männchen in einem Mecopoda Chor könnte neben der oben beschriebenen Kooperation unter Männchen auch durch eine unbekannte parasitoide Fliegenart stabilisiert werden. Solche tachinide Fliegen haben ein Hörorgan an der Basis des ersten Beinpaars, welches für seine außergewöhnliche Richtungsempfindlichkeit bekannt ist und ermöglicht Wirte an Hand ihrer Gesänge zu lokalisieren. In einer verwandten parasitoiden Fliegenart wurde eine deutliche Präferenz für Leadersignale festgestellt, was das Risiko, Wirt einer parasitoiden Fliege zu werden, für Followermännchen verringern könnte.Ein weiteres Thema dieses Forschungsprojektes war die Erforschung der akustischen Kommunikation von Mecopoda im stark verrauschten Habitat. Verhaltensexperimente haben gezeigt, dass Männchen eine erstaunlich hohe Toleranz gegenüber natürlichem Regenwaldlärm und den lauten Dauergesängen einer nahe verwandten Art besitzen. Daher ist es Männchen möglich synchrone Chöre im natürlichen Habitat zu bilden. Die hohe Noisetoleranz gegenüber dem Gesang der trillernden Mecopodaart ist von einer Frequenzkomponente mit einem Peak bei zwei kHz abhängig. In einer neurophysiologische Studie konnte gezeigt werden, dass der Gesang der Trillerart die Detektion dieser arteigenen Signalkomponente in erstaunlicher Weise verbessert.