Die Auswirkungen des Klimawandels auf die Farbe von Insekten

Die Farbe von Insekten ist wichtig für die Thermoregulation, den Schutz vor Fressfeinden und die Kommunikation, einschließlich der Liebeskommunikation, und somit mit dem Reproduktionsverhalten verbunden. Oftmals sind diese Farben im Laufe der Zeit nicht stabil und können sich je nach dem Kontext, in dem sich diese Insekten vermehren, ändern. Zu den Hauptursachen dieses Phänomens gehören Klimaveränderungen: So können steigende Temperaturen zu einer Veränderung der Farben führen, die sich auf ihre Kommunikation und Fortpflanzung auswirkt und somit einen alarmierenden Risikofaktor darstellt. Eine kürzlich in der Zeitschrift Ecology & Evolution veröffentlichte Studie australischer Forscher befasste sich genau mit den Auswirkungen des Klimawandels auf Insekten, insbesondere mit der Beziehung zwischen Farbe und Reproduktionsverhalten.

Die Farbe von Insekten ist das Produkt mehrerer Prozesse, wird aber hauptsächlich durch die Kombination von Pigment und Struktur erzeugt. Pigmente sind chemische Verbindungen, die entweder selbst synthetisiert oder über die Nahrung aufgenommen werden können. Die an der Färbung von Insekten beteiligten Pigmentklassen sind: Melanine, Ommochrome, Pteridine, Tetrapyrrole, Carotinoide, Flavonoide, Papiliochrome und Chinone. Wir sprechen stattdessen von Strukturfarbe, um die Farbe zu bezeichnen, die sich aus Brechungs-, Interferenz- oder Beugungsphänomenen des Lichts an photonischen Mikrostrukturen in Insekten ergibt, wie zum Beispiel die Squamme, die die Flügel von Schmetterlingen säumen. Neben der Pigmentierung und der strukturellen Farbe erzeugen einige Insekten, wie Glühwürmchen und Käfer, auch Farbe durch Luciferase, ein Enzym, das in der Lage ist, Licht in Biolumineszenz zu erzeugen.

Die Studie untersucht, wie die Farbproduktion bei Insekten durch Umweltfaktoren wie Temperatur, Niederschlag und Sonnenlicht beeinflusst werden kann. Die Temperatur hat einen direkten Einfluss auf die Pigmentproduktion: Kältere Umgebungen begünstigen die Melaninproduktion, so dass Insekten, die in diesen Gebieten leben, dunkler sind und folglich mehr Licht absorbieren und somit mehr Wärme speichern können, was den Fortpflanzungserfolg steigern kann. Dies beeinflusst also die Fähigkeit der Insekten, sich an den Klimawandel anzupassen, und kann sich auf ihr Überleben und ihr Fortpflanzungsverhalten auswirken. Als Beispiel führen die Forscher die Fliege Colias meadii an, deren Flügel bei steigenden Temperaturen an Melanin verlieren.

Die Farbe von Insekten kann auch je nach Breitengrad und Höhe variieren. Analysiert man dieses Phänomen unter Berücksichtigung des Breitengrades, so ergibt sich ein bimodales Verhalten, bei dem Insekten in niedrigen und hohen Breitengraden zu einer stärkeren Verdunkelung neigen als in mittleren Breitengraden. Was die Höhe betrifft, so neigen Insekten, die in großen Höhen leben, in der Regel zu einer stärkeren Melanisierung, um sich vor UV-Strahlung zu schützen und die Weiterregulation zu verbessern. In der Studie erwähnen die Forscher den Koleopteren Oreina sulcate, dessen grüne Farbe in niedrigen Höhenlagen intensiver ist, während sie in höheren Höhen dunkler und reflektierender wird. Diese Art der Variation liefert wertvolle Informationen darüber, wie sich die Insekten an künftige Klimaveränderungen anpassen könnten, und hilft dabei, die Anpassungsreaktionen der Insekten an neue Umweltbedingungen vorherzusagen.

Einer der interessantesten Aspekte der Forschung, die in Ecology & Evolution veröffentlicht wurde, betrifft die Frage der klimabedingten Farbvariabilität, die das Verhalten und die Fitness von Insekten beeinflussen kann. So wurde bei der Libelle Ischnura elegans eine Zunahme des Sexualkonflikts im Zusammenhang mit der dunkleren Farbe der Individuen durch höhere Breitengrade festgestellt, während bei den Flügeln der Libelle Pachydiplax longipennis ein größeres Vorhandensein von dunklem Pigment die Flugleistung der Männchen bei niedrigeren Temperaturen erhöhte. Außerdem war bei der Phymata americana die Erfolgsquote bei der Paarung bei niedrigeren Temperaturen bei dunkel gefärbten Insekten höher. Durch Umweltfaktoren verursachte Farbveränderungen können auch die Signale beeinflussen, die Insekten zur Paarung verwenden, wie bei der Fliege Colias philodice eriphyle, die sich eher für Männchen mit mehr Melanin entscheidet.

Die Autoren der Studie weisen im Abschlussteil des Papiers darauf hin, dass die Auswirkungen des Klimawandels auf die Insektenfarbe einen Ausfluss auf physiologische Funktionen, intra- und interspezifische Kommunikation und sexuelle Selektion haben können. All diese Veränderungen könnten in vielen Fällen zum weltweiten Rückgang vieler Insektenarten beitragen. Um diese Auswirkungen besser verstehen zu können, müssen mehrere Aspekte und verschiedene Techniken untersucht werden, darunter genomische Studien, fotografische Analysen und die Verwendung von Museumsexemplaren. Zu diesem Zweck entwickelt 3Bee fortschrittliche Technologien zur Überwachung der biologischen Vielfalt. Diese sind eine wesentliche Voraussetzung, um die Ausbreitung vieler Arten in Europa zu bewerten und zu analysieren und um zu verstehen, welche Regenerationspfade und/oder Schutzpfade umzusetzen sind.