Tigerkäfer wehren sich gegen Fledermausangriffe durch Ultraschall-Nachahmung

14. Mai 2024

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vom Florida Museum of Natural History

Fledermäuse, als Hauptprädator von nachtaktiven Insekten, schaffen einen Selektionsdruck, der viele ihrer Beutetiere dazu veranlasst hat, ein Frühwarnsystem zu entwickeln: Ohren, die speziell auf die hochfrequenten Ortungssignale der Fledermäuse abgestimmt sind. Bis heute haben Wissenschaftler mindestens sechs Ordnungen von Insekten - darunter Motten, Käfer, Grillen und Heuschrecken - gefunden, die Ohren entwickelt haben, die Ultraschall erkennen können.

Aber Tigerkäfer gehen noch einen Schritt weiter. Wenn sie eine Fledermaus in der Nähe hören, reagieren sie mit ihrem eigenen Ultraschallsignal und seit 30 Jahren hat niemand gewusst, warum.

"Es ist eine solch fremde Vorstellung für uns Menschen: diese Tiere, die nachts herumfliegen und versuchen, sich gegenseitig in völliger Dunkelheit zu fangen, unter Verwendung von Schall als Kommunikationsmittel", sagte Harlan Gough, Hauptautor einer neuen Studie, die im Journal Biology Letters veröffentlicht wurde, die das Rätsel endlich löst. Während seiner Doktorarbeit am Florida Museum of Natural History kam er zu dem Schluss, dass Tigerkäfer einen großen Vorteil davon haben müssen, diesen Ton zu erzeugen, da er auch Fledermäusen helfen würde, sie zu lokalisieren.

Tigerkäfer sind die einzige Käfergruppe, von der Wissenschaftler wissen, dass sie Ultraschall als Reaktion auf Raubtierangriffe von Fledermäusen zu erzeugen scheinen. Schätzungsweise 20% der Mottenarten haben jedoch diese Fähigkeit bekanntermaßen und bieten eine hilfreiche Referenz zum Verständnis des Verhaltens bei anderen Insekten. "Diese Studie hat wirklich Spaß gemacht, weil wir die Geschichte Schicht für Schicht aufdecken konnten", sagte Gough.

Die Forscher begannen damit zu bestätigen, dass Tigerkäfer Ultraschall als Reaktion auf Raubtierangriffe von Fledermäusen produzierten. Fledermäuse senden während des Nachtfluges periodisch Ultraschallimpulse aus, die ihnen Momentaufnahmen ihrer Umgebung ermöglichen. Sobald eine Fledermaus mögliche Beute lokalisiert hat, beginnen sie häufiger zu klicken, was ihnen hilft, ihre Ziele zu fixieren.

Dies erzeugt auch eine charakteristische Sequenz der Fledermaus-Echolokation, die die Forscher den Tigerkäfern vorspielten, um zu sehen, wie sie reagieren würden. Ein Käfer lässt beim Fliegen seine harte Schale öffnen, um zwei hintere Flügel zu enthüllen, die Auftrieb erzeugen. Die Elytren, die die Flügel zuvor bedeckt haben, sind zum Schutz und dienen nicht zum Fliegen. Diese sind normalerweise nach oben und aus dem Weg geklappt.

Die Forscher verbrachten zwei Sommer in den Wüsten Südarizonas und sammelten 20 verschiedene Arten von Tigerkäfern zur Untersuchung. Bei sieben von ihnen wurde eine Reaktion auf die Angriffssequenzen von Fledermäusen festgestellt, indem sie ihre Elytren leicht nach hinten schwangen. Dies führte dazu, dass die schlagenden Hinterflügel auf die hinteren Kanten der Elytren trafen, als ob die beiden Flügelpaare klatschten. Für menschliche Ohren klingt das wie ein leises Summen, aber eine Fledermaus würde die höheren Frequenzen aufnehmen und den Käfer laut und deutlich hören.

"Auf die Echolokation von Fledermäusen zu reagieren ist eine viel seltenere Fähigkeit als einfach nur in der Lage zu sein, die Echolokation zu hören", sagte Gough. "Die meisten Motten bringen diese Geräusche nicht durch ihren Mund hervor, wie wir uns vorstellen, dass Fledermäuse durch ihren Mund und ihre Nase echolokalisieren. Tigermotten zum Beispiel verwenden eine spezialisierte Struktur an der Seite des Körpers, daher braucht man diese Struktur, um Ultraschall zu erzeugen, sowie Ohren, um die Fledermaus zu hören."

Einige Motten können das Sonar der Fledermäuse stören, indem sie mehrere Klicks in schneller, dichter Folge erzeugen. Diese Möglichkeit schlossen die Forscher jedoch schnell für Tigerkäfer aus, da diese ein zu einfacher Ultraschall erzeugen, um dies zu vollbringen.

Stattdessen vermuteten sie, dass Tigerkäfer, die Benzaldehyd und Blausäure als Abwehrstoffe produzieren, Ultraschall verwenden, um Fledermäuse darauf hinzuweisen, dass sie giftig sind - wie es viele Motten tun.

"Diese Abwehrstoffe haben sich bei einigen Insektenraubtieren als wirksam erwiesen", sagte Gough. "Einige Tigerkäfer riechen, wenn man sie in der Hand hält, nach diesen Verbindungen, die sie produzieren."

Sie testeten ihre Theorie, indem sie 94 Tigerkäfer an Große Abendsegler verfütterten, die eine Vielzahl von Insekten fressen, aber eine starke Vorliebe für Käfer haben. Zu ihrer Überraschung wurden 90 vollständig gefressen, während zwei nur teilweise konsumiert wurden und nur zwei abgelehnt wurden, was darauf hinweist, dass die Abwehrstoffe der Käfer die Großen Abendsegler kaum abschrecken.

Laut Akito Kawahara, Direktor des McGuire Center for Lepidoptera and Biodiversity des Museums, war dies das erste Mal, dass Wissenschaftler getestet hatten, ob Tigerkäfer tatsächlich für Fledermäuse ungenießbar sind.

"Selbst wenn man eine chemische Verbindung identifiziert, bedeutet das nicht, dass sie eine Abwehr gegen einen bestimmten Raubtier ist", sagte Kawahara. "Man weiß es nicht wirklich, bis man das Experiment mit dem Raubtier durchgeführt hat."

It turned out tiger beetles don't use ultrasound to warn bats of their noxiousness. But there was one last possibility. Some moths produce anti-bat ultrasound even though they are palatable. Scientists believe these moths are trying to trick bats by acoustically mimicking the ultrasonic signals of genuinely noxious moth species.

Could tiger beetles be doing something similar? The researchers compared recordings of tiger beetle ultrasound, collected earlier in the study, with recordings of tiger moths already in their database. Upon analyzing the ultrasonic signals, they found a clear overlap and the answer to their question.

Tiger beetles, which do not have chemical defenses against bats, produce ultrasound to mimic tiger moths, which are noxious to bats.

But this behavior is limited to tiger beetles that fly at night. Some of the 2,000 species of tiger beetles are active exclusively during the day, using their vision to chase and hunt smaller insects, and don't have the selective pressure of bat predation. The 12 diurnal tiger beetle species that the researchers included in the study are evidence of this.

'If you get one of those tiger beetles that goes to sleep at night and play bat echolocation to it, it makes no response at all,' Gough said. 'And they seem to be able to pretty quickly lose the ability to be afraid of bat echolocation.'

Researchers suspect there may be even more undiscovered examples of ultrasonic mimicry, given how understudied the acoustics of the night sky are.

'I think it's happening all over the world,' Kawahara said. 'With my colleague, Jesse Barber, we have been studying this together for many years. We think it's not just tiger beetles and moths. It appears to be happening with all kinds of different nocturnal insects, and we just don't know simply because we haven't been testing in this manner.'

These delicate ecological interactions are also at risk of being disrupted soon. Acoustic mimicry needs a quiet environment to work, but human impacts like noise and light pollution are already altering what the night sky looks and sounds like.

'If we want to understand these processes, we need to do it now,' Kawahara said. 'There are amazing processes taking place in our backyards that we can't see. But by making our world louder, brighter and changing the temperature, these balances can break.'

Juliette Rubin, former graduate student at the University of Florida and Jesse Barber of Boise State University were also authors on the study.

Journal information: Biology Letters

Provided by Florida Museum of Natural History