Orientalische Erdhummel: Königinnen können unter Wasser überleben

Die Hummeln sind generalistische Bestäuber, die genau wie die Bienen für die Bestäubung von entscheidender Bedeutung sind. Die Bombus impatiens, bekannt als Gemeine Orientalische Hummel, ist eine in Nordamerika weit verbreitete Hummelart, die für die Bestäubung zahlreicher Wild- und Kulturpflanzen unerlässlich ist. Derzeit gibt es viele Ursachen für den Rückgang dieser Art. Eine davon ist der Einsatz von Insektiziden, aber auch der Verlust des Lebensraums und vor allem der Klimawandel, der bekanntlich eine der größten Bedrohungen für den Planeten und die Artenvielfalt darstellt. Das Verständnis der Lebensgewohnheiten, der ökologischen Bedürfnisse und der Bedrohungen, denen diese Art ausgesetzt ist, ist von entscheidender Bedeutung, um ihre Erhaltung zu fördern und das Gleichgewicht der Ökosysteme, in denen sie lebt, zu bewahren.

In den gemäßigten Zonen müssen zahlreiche Organismen mit ungünstigen Bedingungen während unwirtlicher Perioden, wie Winter oder Trockenzeiten, zurechtkommen. Aus diesem Grund hat jeder von ihnen seine eigenen Überlebensstrategien entwickelt, wie zum Beispiel die Synchronisierung des Lebenszyklus mit den jahreszeitlichen Veränderungen. Bei Insekten zum Beispiel ist eine der häufigsten Strategien zur Vermeidung der strengen Wintertemperaturen die Diapause. Während dieser Zeit reduziert das Tier seinen Atmungsstoffwechsel auf ein Minimum, stellt die Nahrungsaufnahme ein und stellt seine Entwicklung ein. Jede Art hat ihre eigene Art, mit der Diapause umzugehen. Bei den Bomben (Bombus spp.) zum Beispiel werden im Spätsommer unbegattete Königinnen von der Kolonie produziert, die sich paaren, bevor sie für 6-9 Monate unter der Erde überwintern. Diese sind die einzigen Individuen, die den Winter überleben, während die Arbeiterinnen und Männchen vor dem Winter sterben.

Mit dem Aufkommen des Klimawandels muss jedoch der Frage, wie sich unwirtliche klimatische Bedingungen auf Lebewesen auswirken, mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden. Dazu gehört auch, dass mögliche Anpassungen und Resilienzmechanismen als Reaktion auf die erwarteten Temperaturveränderungen und die Zunahme extremer Wetterereignisse wie Dürren und Überschwemmungen untersucht werden müssen. BeiWildbienen wurden bereits einige schädliche Auswirkungen der wärmeren Wintertemperaturen auf Individuen in der Diapause, einschließlich Hummelköniginnen, festgestellt. Über die möglichen Auswirkungen von Überschwemmungen auf unterirdisch lebende "diapausierende" Arten ist jedoch wenig bekannt. Angesichts der Bedeutung der Hummeln als Bestäuber und des weltweiten Rückgangs ihrer Populationen ist es von entscheidender Bedeutung, Forschungsmaßnahmen zu ergreifen, die dieses Taxon berücksichtigen.

Vor dem Hintergrund der wachsenden Besorgnis über den Klimawandel gibt es eine neue Studie, die einen Hoffnungsschimmer bietet. Es scheint, dass die Königinnen derGemeinen Östlichen Hummel (Bombus impatiens) die erstaunliche Fähigkeit besitzen, sogar unter Wasser zu überleben. Diese Entdeckung ist nicht nur faszinierend, sondern auch von großer Bedeutung für die Wissenschaft und die Anpassungsfähigkeit. Sie bedeutet, dass diese Insekten in der Lage sein könnten, Überschwemmungen zu widerstehen, die durch den Klimawandel verursacht werden und ansonsten ihr Überleben während der Winterdiapause gefährden würden. Ihre Höhlen können zwar von Sturzfluten überschwemmt werden, aber die Widerstandsfähigkeit der Königinnen der Hummel bietet eine ermutigende Aussicht für die Zukunft.

Das Kuriose an dieser Entdeckung ist, dass sie zufällig erfolgte. Die Hauptautorin der Studie, Sabrina Rondeau, berichtet, dass sie die Auswirkungen von Pestizidrückständen im Boden auf Hummelköniginnen untersuchte, die sich im Winter in der Nähe von Agrarlandschaften eingraben. Irgendwann bemerkte er jedoch die unbeabsichtigte Anreicherung von Wasser in bestimmten Behältern, in denen die Diapause-Königinnen untergebracht waren. Sie dachte sofort an das Schlimmste, aber zu ihrer Überraschung stellte sie fest, dass sie trotz aller Widrigkeiten überlebt hatten.

An diesem Punkt wollte die Forscherin der Sache auf den Grund gehen. Also führte sie eine neue Studie durch, um besser zu verstehen, wie es diesen Insekten gelang, unbeschädigt zu bleiben. Konkret wurden 143 unbegattete und diapausierende Königinnen ausgewählt. Jede Königin wurde in ein Plastikröhrchen mit einem perforierten Deckel gesetzt, um die Atmung zu ermöglichen und feuchte Erde zu enthalten. Anschließend wurden die Röhrchen eine Woche lang in einem Kühlraum im Dunkeln gelagert. Anschließend wurden 126 Reagenzgläser zwei verschiedenen Bedingungen ausgesetzt. In der einen Hälfte durfte die Königin über Wasser schweben, während sie in der anderen Hälfte mit einem Kolben unter Wasser gedrückt wurde. Die übrigen 17 Röhren wurden als Kontrollgruppe beibehalten. Für jede Bedingung wurde ein Drittel der Königinnen acht Stunden lang unter Wasser gelassen, ein weiteres Drittel 24 Stunden lang und der Rest sieben Tage lang, um verschiedene Überschwemmungssituationen zu simulieren.

Die Ergebnisse der Studie entsprachen den Erwartungen und bestätigten die Hypothesen der Forscher. 81% der überwinternden Hummelköniginnen, die in Wasser getaucht worden waren, und 88% der Kontrollgruppe überlebten nicht nur sieben Tage, sondern blieben auch acht Wochen nach dem Ende des Experiments am Leben, nachdem sie in trockene Bedingungen zurückgekehrt waren. Außerdem zeigten die Tests, dass Königinnen mit einem höheren Gewicht eine höhere Überlebenswahrscheinlichkeit hatten. Ein solcher Befund ist eher einmalig als selten und wurde wahrscheinlich noch nie hervorgehoben, gerade weil es sich um Insekten handelt, die unter der Erde leben und deren Anpassungen daher schwer zu untersuchen sind.

Die Antwort könnte in der Art und Weise liegen, wie sie während der Diapause atmen. Während dieser Zeit praktizieren diese Insekten ein intermittierendes Atemmuster, das als diskontinuierlicher Gasaustausch bekannt ist. Dazu gehört das Schließen der Luftröhren über lange Zeiträume im Wechsel mit kurzem, intermittierendem Gasaustausch. Diese Strategie verringert nicht nur das Risiko der Dehydrierung und der Belastung durch Umwelteinflüsse wie Hypoxie, sondern begrenzt auch das Eindringen von Wasser durch die Luftröhren beim Eintauchen. Außerdem ist zu bedenken, dass der Durchmesser der Spirakel extrem klein und die Kutikula stark hydrophob ist, was beides dazu beiträgt, das Eindringen von Wasser weiter zu verringern. Darüber hinaus ist es plausibel, dass während der Öffnung der Spirakel der Gasaustausch in der Kutikula und das Vorhandensein von eingeschlossenen Luftblasen als physikalische Quetschungen wirken und den geringen Sauerstoffbedarf in der Diapause decken.

Eigentlich ist die 'Überflutungstoleranz' für die Wissenschaft nichts Neues. Es ist sogar bekannt, dass diese Anpassung bei vielen Insekten, die Überschwemmungsgebiete bewohnen, weit verbreitet ist. In diesem Zusammenhang sind es jedoch die Eier, die in Diapause gehen. Es gibt Studien, die zeigen, dass dieses Phänomen bei Collembolen, Grashüpfern und Zikaden auftritt. Im Gegensatz dazu gibt es nur wenige Beispiele für Hochwassertoleranz bei erwachsenen Diapausenarten, was Hummelköniginnen zu einem eher einzigartigen als seltenen Fall unter den dokumentierten hochwassertoleranten Arten macht. In der Tat haben frühere Studien gezeigt, dass die meisten Insekten, die als Erwachsene überwintern (z. B. viele Landkäfer) nicht in der Lage sind, das Überwintern in Überschwemmungsgebieten zu tolerieren und stattdessen in geschützte Gebiete abwandern, um ungünstigen Bedingungen zu entgehen.

Diese Ergebnisse unterstreichen die eindeutige Fähigkeit der Diapause-Königinnen von B. impatiens, jede Überschwemmung mindestens eine Woche lang zu überleben. Dies ist eine Erleichterung für alle, die diese Art studieren oder sich um sie kümmern und die sich Sorgen über die Schäden machen, die die Auswirkungen des Klimawandels ihr zufügen könnten. Dennoch können wir die Debatte nicht als abgeschlossen betrachten. Weitere Forschungen sind erforderlich, um zu bestätigen, ob diese Fähigkeit auch bei anderen Hummelarten vorkommt, und um festzustellen, wie weit diese Eigenschaft verbreitet ist. Diese Erkenntnisse könnten wertvolle Informationen für die Erhaltung und Bewirtschaftung von Hummelpopulationen liefern und ein besseres Verständnis der Anpassungsmechanismen dieser Insekten an Umweltprobleme ermöglichen.