Blütenpflanzen dominieren das Festland der Erde mit einer faszinierenden Vielfalt von ca. 1/4 Million Arten. Ein essentieller, wenn nicht gar der wichtigste Grund für diese Vielfalt sind die Interaktionen von Blüten mit Bestäubern, den Überträgern von Pollen. In diesen Interaktionen lag und liegt offensichtlich ein enormes evolutives Potential, das übrigens schon von Darwin gesehen wurde und das eine wichtige, wenn auch noch immer unterschätzte Rolle für die Formulierung seiner Evolutionstheorie gespielt hat.

Während Blüten eine grosse Vielfalt von optischen und olfaktorischen Signalen zur Anlockung von Blütenbesuchern evoluiert haben, um die Übertragung von Pollen zu sichern, spielt für die Blütenbesucher selbst die ‘Belohnung’ für ihren Blütenbesuch die entscheidende Rolle. Vor diesem Hintergrund haben beeindruckende gegenseitige Anpassungen von Blüten und Bestäubern stattgefunden.

Als Verköstigungsmittel spielte bei ursprünglichen Blütenpflanzen sicher Pollen die Hauptrolle. Pollen ist aber für die Pflanze ein kostbares und in der Produktion aufwändiges Gut. So war die Entwicklung von nektarproduzierenden Drüsen (Nektarien) sicher ein wichtiger evolutiver Schritt, die ‘Kosten’ für die Belohnung von Blütenbesuchern zu senken. Nun ist aber auch Nektar nicht einfach billiges Zuckerwasser, wie lange angenommen wurde. Vor allem die Untersuchungen des englischen Ehepaars Herbert und Irene Baker¹ haben gezeigt, dass Nektar neben Zuckern eine Vielzahl von anderen Substanzen wie zum Beispiel Phenolen, Lipiden, Alkaloiden, Antioxidantien, vor allem aber auch Aminosäuren enthalten kann, und dass Entsprechungen zwischen den physiologischen Bedürfnissen der Bestäuber und dem Nektar der von ihnen bestäubten Blüten bestehen. So weist der Nektar von Blüten, die auf die Bestäubung von Schmetterlingen spezialisiert sind, höhere Aminosäurengehalte als die meisten, von anderen Tieren bestäubten Blüten auf. Diesen Befund interpretierten die Wissenschaftler als evolutive Anpassung an Schmetterlinge, da blütenbesuchenden Schmetterlingen ausser Nektar kaum andere Stickstoffquellen zur Verfügung stehen und vor allem weibliche Schmetterlinge Stickstoff für die Produktion und Reifung ihrer Eier benötigen. In der Folge wurden auch von verschiedenen Forschern Experimente durchgeführt, allerdings ohne eindeutig positive Effekte von Nektaraminosäuren auf die Reproduktion von Schmetterlingen nachweisen zu können. Erst 30(!) Jahre nach dem Postulat der Bakers, gelang uns dieser Nachweis². Im Gegensatz zu den vorherigen Untersuchungen berücksichtigten wir auch die Bedingungen, unter welchen die Raupen aufwuchsen, und konnten zeigen, dass weibliche Schmetterlinge des Landkärtchens (Araschnia levana), die sich aus Raupen mit einem limitierten Futterangebot entwickelt hatten, so wie es in der freien Natur meistens der Fall sein dürfte, mit Nektaraminosäuren ihre Eiproduktion signifikant erhöhen können. Sie erreichen so fast die Eizahlen von Weibchen, die im Raupenstadium optimal gefüttert wurden. In den früheren Versuchen hatte man immer mit Schmetterlingen von optimal gefütterten Raupen gearbeitet, eine Situation, wie sie in der freien Natur wohl nur selten vorkommt. Unser gelungener Nachweis hat ein breites Echo gefunden³, doch fehlen nach wie vor Untersuchungen, die überprüfen, ob es sich bei dem positiven Befund um ein allgemeines Pänomen oder doch eher um einen Einzelfall handelt.

Drei Hauptfragen stehen im Zentrum dieses Forschungsprojekts:

1) Ist die gesteigerte Fitness durch Nektaraminosäuren beim Landkärtchen (Araschnia levana) ein generelles Phänomen bei Schmetterlingen?

2) Können Nektaraminosäuren auch die Fitness von männlichen Schmetterlingen erhöhen?

3) Wie beeinflusst die globale Klimaerwärmung die Interaktionen zwischen nektarspendenden Blüten und Schmetterlingen?

Das vorgestellte Forschungsprojekt betrifft einerseits eine Thematik von gundlegendem biologischen Interesse, da es zum Verständnis koevolutiver Prozesse zwischen Blüten und Bestäubern beiträgt und die allgemeine Gültigkeit eines lange bestehenden Postulats überprüft. Zudem hat das Projekt eine klare Relevanz für den Naturschutz, da es Effekte der globalen Klimaerwärmung auf der Ebene von Blüten-Bestäuberinteraktionen untersucht, über die noch ausserordentlich wenig bekannt ist. Damit kann das vorliegende Projekt nicht nur zur Aufklärung von komplexen Zusammenhängen und Bedrohungsfaktoren für Schmetterlinge und von ihnen bestäubte Pflanzen beitragen, sondern auch wichtige Grundlagen und Voraussetzungen für konkrete Schutzmassnahmen liefern.

Referenzen

¹Baker H. G. & Baker I. 1973. Amino acids in nectar and their evolutionary significance. Nature 241, 543-545

²Mevi-Schütz J. & Erhardt, A. 2005. Amino acids in nectar enhance butterfly fecundity: a long awaited link. American Naturalist 165, 411-419

³Jervis M. A. & Boggs C. L. 2005. Linking nectar amino acids to fitness in female butterflies. Trends in Ecology and Evolution 20, 485-487