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ETH-Studie über Paarungsverhalten bei Hummeln

14.09.2001 - (idw) Eidgenössische Technische Hochschule Zürich

Hummelköniginnen paaren sich mit viel weniger Männchen als etwa Bienenköniginnen. Eine Studie der ETH Zürich zeigt nun, dass Hummelmännchen mit dem so genannten Paarungspfropfen die Königinnen von weiteren Begattungen abhalten.

Die Vorteile von Mehrfachbegattungen liegen besonders bei sozialen Insekten wie den Hummeln eigentlich auf der Hand. So macht die grössere genetische Vielfalt den Nachwuchs zahlreicher und weniger anfällig für Parasiten. Zudem ist bekannt, dass sich die Hummelmännchen nicht um den Nachwuchs kümmern und ihr Sperma von den Weibchen lange aufbewahrt werden kann, woraus geschlossen werden könnte, dass die Weibchen das genetische Sagen haben. Insofern überrascht es auch nicht, wenn sich Königinnen anderer sozialer Insekten wie Honigbienen bis zu 50 Mal paaren.
Bienen gehören jedoch zu den Ausnahmen bei den sozialen Insekten. Hummeln zum Beispiel paaren sich nicht so häufig. Eine Arbeit aus der Gruppe des ETH-Ökologen und Evolutionsbiologen Paul Schmid-Hempel zeigt nun, dass die Männchen mit einem Paarungspfropfen, den die Hummelmännchen bei der Kopulation im Genitaltrakt der Königinnen deponieren, ein wirkungsvolles Instrument haben, um Paarungen zu verhindern.

Was bewirkt der Paarungspfropfen?
In der Forschungsarbeit wurde das Paarungsverhalten verglichen, wenn die Hummelköniginnen begattet wurden, einen künstlichen, spermafreien Pfropfen erhielten, nur eine Flüssigkeit verabreicht bekamen oder jungfräulich und unbehandelt ins Experiment eingebracht wurden. Zusätzlich wurde auch noch die Effektivität des Pfropfens als Schutz gegen das Eindringen von weiteren Spermien und dessen energetischer Wert gemessen. Denn ein energiereicher "Keuschheitsgürtel" könnte einer Königin nützen für das energieintensive Unterfangen der Fortpflanzung.
Der energetische Wert des Pfropfen ist jedoch gering. Die Energie reicht für einen Flug von etwa 2,3 Sekunden. Auch schützt der Pfropfen fast nicht vor dem Eindringen von weiteren Spermien. Allein die Anwesenheit bzw. Abwesenheit des Pfropfens scheint jedoch schon einen Einfluss auf das Paarungsverhalten der Hummeln zu haben. So paarten sich bereits begattete Königinnen wie auch die mit einem künstlichen Pfropfen versehenen weniger als solche, die eine Flüssigkeit verabreicht bekamen oder noch jungfräulich waren. Gab man den Männchen die Wahl zwischen künstlich gepfropften oder einem mit Flüssigkeit behandelten Weibchen, dann begatteten sie nur letztere. Obwohl die Resultate dieses Tests nicht signifikant waren, legen sie doch nahe, dass die gepfropften Hummelköniginnen sich in einer Wahlsituation nicht noch einmal paaren.

Rätselhaften Paarungsstrategien auf der Spur
Der Mechanismus, wie der Pfropfen genau wirkt, ist noch unklar. Allerdings ist nun durch chemische Analysen bekannt, dass Linolsäure als aktive Substanz wirkt. Paul Schmid-Hempel über die Studie mit den Hummeln:" Eigentlich waren wir am Problem der Aufrechterhaltung genetischer Vielfalt in natürlichen Populationen interessiert. Wie so oft macht man aber in der freien Forschung unerwartete Entdeckungen. Wir haben nun plötzlich einen Weg gefunden, bisher rätselhafte Paarungsstrategien zu verstehen. Soziale Insekten sind für den Menschen bedeutsam als Nutztiere, Bestäuber und Schädlinge. Solche Entdeckungen können z.B. später das Management von Problemarten oder die Zucht von Nutzarten gezielt verbessern."
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