Schwarmende Heuschrecken können eine Chemikalie einsetzen, um nicht kannibalisiert zu werden.

Für viele Heuschrecken ist das Leben in einem Schwarm ein Picknick. Enge Bedingungen schaffen eine Welt aus Heuschrecken, die Heuschrecken essen. Es stellt sich jedoch heraus, dass einige wandernde Insekten ein „Friss-mich-nicht“-Pheromon einsetzen, das ihre kannibalischen Begleiter abschrecken kann.

Wenn junge wandernde Heuschrecken (Locusta migratoria) zusammengepfercht werden, strömen sie einen flüchtigen Verbindungsstoff namens Phenylacetonitril oder PAN aus, berichten Forscher in der am 5. Mai veröffentlichten Zeitschrift Science. Heuschrecken, bei denen das Pheromon nicht abgegeben wird, wurden laut Studie häufiger gefressen. Und solche, die PAN nicht erkennen konnten, fraßen öfter andere Heuschrecken, die es produzieren. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Verbindung eine Rolle bei der Unterdrückung von Kannibalismus spielt.

Der Grad an Kannibalismus in einem Schwarm „wird ein ständiges Gleichgewicht sein“, sagt Bill Hansson, Neuroethologe am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena. „Wie hungrig sind deine Freunde hinter dir, und wie schlecht riechst du?“

Kannibalismus ist ziemlich verbreitet im Tierreich. Es ist in der Regel eine bequeme Möglichkeit für Tiere, ihre Ernährung zu ergänzen, wenn Nahrung knapp ist. Bei L. migratoria tritt dieses Verhalten ein, wenn sich die Insekten umorientieren.

Als Einzelgänger verbringen die Heuschrecken Zeit getrennt voneinander und fressen sich nicht gegenseitig. Wenn die Gruppendichte zunimmt - zum Beispiel in der Nähe einer schwindenden Nahrungsquelle - werden sie „gesellig“ (SN: 8/12/20). Sie werden mehr voneinander angezogen und immer aktiver und wandern, beteiligen sich an Kannibalismus. Damit können Gruppen länger überleben, während sie nach mehr Nährstoffen suchen. Einige Forschungen legen nahe, dass Kannibalismus tatsächlich das Schwarmverhalten von Heuschrecken untermauern kann, da Individuen en masse bewegt werden, um Angriffe von hinten zu vermeiden.

Es war bekannt, dass L. migratoria Hunderte von chemischen Verbindungen produziert, von denen einige ihre eigene Art abwehren. Hansson und Kollegen wollten sehen, ob eine dieser Verbindungen speziell kannibalistische Angriffe abwehrt.

Zunächst haben die Forscher nach Verbindungen gesucht, die nur während der geselligen Phase abgegeben werden. Einer davon, PAN, weckte das Interesse der Forscher, da er sich zu Wasserstoffcyanid zersetzt und zuvor gezeigt wurde, dass er Vogelangriffe gegen L. migratoria abwehrt.

Sobald die Heuschrecken nach der Verbindung riechen, werden sie zu einer gefährlichen Mahlzeit, sagt Hansson. „Je höher der PAN-Gehalt, desto giftiger sind sie.“

Erste Experimente zeigten, dass Heuschrecken PAN produzierten, wenn es eng wurde, und die Menge nahm zu, wenn sich mehr Heuschrecken der Gruppe anschlossen. Als Nächstes konzentrierte sich das Team auf ein Gen - LmOR70a - im olfaktorischen System der Heuschrecken mit der stärksten Reaktion auf die chemische Verbindung. Mit Hilfe der Gentechnik schuf das Team einige Heuschrecken, die PAN nicht riechen konnten, und andere, die es nicht produzieren konnten.

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Die Forscher setzten Gruppen von Heuschrecken in überfüllte Käfige mit 100 Individuen. Die Rate des Kannibalismus lag bei wildtypischen Heuschrecken bei weniger als 5 Prozent, stieg aber bei Personen, die PAN nicht produzieren konnten, auf etwa 30 Prozent. Und als sie in Käfigen mit 50 verhungernden, aber sonst normalen Heuschrecken platziert wurden, wurden Personen, die kein PAN produzierten, signifikant häufiger angegriffen und gefressen als Heuschrecken, die nach PAN rochen. Heuschrecken, bei denen das Erkennen von PAN blockiert wurde, zeigten keine Vorliebe dafür, solche zu essen, die das Pheromon produzieren, oder solche, die es nicht taten.

Kannibalismus stellt eher eine Bedrohung für junge Heuschrecken dar, da sie noch keine Flügel haben. Daher könnte diese Verbindung für sie nützlicher sein. "Sie müssen weiterlaufen und gedrängt werden, daher wird Kannibalismus zu einer echten Bedrohung", sagt Hansson. "Als Erwachsene können sie davonfliegen."

Die Arbeit ist „ein aufregender Fortschritt für die Heuschreckenbiologie und das chemische Signaling“, sagt Ökologin Arianne Cease, Leiterin der Global Locust Initiative an der Arizona State University in Tempe. Die Verwendung dieses Pheromons erklärt, wie stark überfüllte wandernde Heuschrecken die Vorteile des Gruppenlebens nutzen können, ohne die Kosten des Kannibalismus zu tragen, sagt sie.

L. migratoria ist die am weitesten verbreitete Heuschreckenart und kommt in Afrika, Eurasien, Australien und Neuseeland vor. Es wurden Plagen bis ins Jahr 200 v. Chr. in China gemeldet, und derzeit ist sie eine wichtige landwirtschaftliche Schädling in Russland. Schwärme können Dichten von über 10.000 pro Quadratmeter erreichen.

Das Blockieren der Fähigkeit von Heuschrecken, PAN zu produzieren oder zu erkennen, könnte dazu beitragen, Schwärme zu kontrollieren, sagt Greg Sword, Entomologe an der Texas A&M University in College Station. Da PAN auch Vögel abwehrt, sollte "die Blockierung der Fähigkeit der Heuschrecken, es zu produzieren, sie gleichzeitig anfälliger für ihre Raubtiere und kannibalischen Nachbarn machen", sagt er.

"Wir wollen keine Art ausrottet", sagt Hansson. "Aber das Coole wäre, wenn man die Schwarmgröße verringern könnte."

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