Familienleben bei Käfern kann Klimafolgen abfedern

Lange Zeit galt elterliche Fürsorge als wesentlicher evolutionärer Faktor für die Bildung von Familiengruppen im Tierreich. Eine wachsende Zahl von Studien unterstreicht inzwischen jedoch die positiven Auswirkungen von Geschwisterinteraktionen auf die Entwicklung der Nachkommen. „Das lenkt das wissenschaftliche Interesse verstärkt auf die Kooperation unter Geschwistern als frühen Faktor in der Evolution von Sozial- und Familienleben“, sagt Paul Huber, Doktorand am Lehrstuhl für Evolutionäre Tierökologie der Universität Bayreuth und Erstautor der Studie. Aus heutiger Sicht besonders interessant ist, wie die Interaktion unter verschiedenen Familienmitgliedern dazu in der Lage ist, sogenannte abiotische Stressoren wie Temperatur oder Wasserverfügbarkeit abzumildern. „Wir wollten herausfinden, ob die Geschwisterinteraktion abiotischen Stress ähnlich abmildert wie elterliche Fürsorge, ob die Geschwisterinteraktion möglicherweise synergistisch zusammen mit der elterlichen Fürsorge wirkt oder ob sie unter bestimmten Bedingungen ihre positive Wirkung verliert“, so Huber.

In ihrer Studie haben die Forschenden Totengräberkäfer der Art Nicrophorus vespilloides untersucht. „Dieser Käfer ist ein hervorragender Modellorganismus für die Untersuchung sozialer Interaktionen, da elterliche Brutpflege auftreten kann, die Larven allerdings die Pflege nicht zwangsläufig für ihr Überleben benötigen. Gleichzeitig gibt es Kooperation unter den Nachkommen“, sagt Prof. Dr. Sandra Steiger, Inhaberin des Lehrstuhls Evolutionäre Tierökologie der Universität Bayreuth.

Für ihre Untersuchungen haben die Forschenden zunächst die Temperatur variiert, um Kältestress bzw. Hitzewellen zu simulieren. In einem zweiten Versuch hat das Forschungsteam die Bodenfeuchtigkeit verringert und erhöht. Dabei wurden in beiden Set-ups die Larven entweder in Anwesenheit ihrer Geschwister und Eltern aufgezogen, nur in Anwesenheit von Geschwistern oder einzeln und damit isoliert von Geschwistern oder Eltern. Im Anschluss haben die Forschenden Wachstum und Überleben bis zur Verpuppung der Larven beobachtet.

Im Ergebnis verbesserte die elterliche Brutpflege das Wachstum und das Überleben des Nachwuchses durchweg. Obwohl auch Interaktionen zwischen Geschwistern Vorteile brachten, waren diese deutlich weniger konsistent und stark von den spezifischen Umweltbedingungen und dem sozialen Umfeld abhängig: „Negative Auswirkungen niedriger Temperaturen konnten im Experiment durch die gemeinsame Interaktion zwischen Geschwistern und elterlicher Fürsorge abgepuffert werden. Bei hohen Temperaturen kehrt sich dieser Effekt jedoch um. Dann ist die gleichzeitige Anwesenheit von Geschwistern und Eltern eher nachteilig“, sagt Steiger. Eine mögliche Erklärung sei die erhöhte Konkurrenz zwischen den Larven aufgrund des verstärkten mikrobiellen Wachstums auf dem Aas, von dem sich die Larven ernähren.

„Insgesamt zeigt unsere Studie, dass soziale Interaktionen dem Nachwuchs helfen können, klimabedingte Herausforderungen zu bewältigen. Ihr konkreter Nutzen hängt jedoch stark vom jeweiligen Kontext ab und lässt sich nur verstehen, wenn sowohl die sozialen als auch die Umweltbedingungen berücksichtig werden“, sagt Huber.

Die Studie entstand im Rahmen des Projektes „The effect of social isolation on offspring performance: an evolutionary, ecological and molecular perspective“, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wird (STE 1874/12-1).