Tag, du bist ein Insekt / Entomologie

Wenn Sie einen Schmetterling auf einem Zweig aussteigen sehen, einen Käfer um einen Baumstamm oder eine Ameise auf dem Boden marschieren, fragen Sie sich vielleicht, was er tut, wenn Sie nicht hinschauen. Woher kommt es und wohin geht es??

Wissenschaftler unternehmen alles Mögliche, um den Alltag für Einzelpersonen und Gruppen in allen Tierreichen zu verstehen - oft durch den Versuch, aus der Ferne mitzumachen. Sie sichern GPS-Halsbänder an Elefanten, befestigen Beschleunigungsmesser an Mondgelees und statten Vögel mit Satellitensendern oder farbcodierten Bändern aus. Diese Daten können ein Fenster in den Bereich, die Ernährung und das Verhalten einer Spezies sein, zum Beispiel, ob wild lebende Katzen in Australien die heimische Tierwelt dezimieren oder in welchem Maße Eisschmelze durch Eisbären verhungert.

Unter diesen Tieren sind Insekten nicht die bereitwilligsten wissenschaftlichen Mitarbeiter. Klein und kurzlebig, sie sind nicht wirklich für die Verwendung von Tracking-Tools konzipiert, die wir möglicherweise verwenden möchten (vorausgesetzt, wir können sie überhaupt finden). Für Entomologen, Ingenieure und andere Wissenschaftler ist es eine Mühe wert, einen Blick auf die Insekten zu erhalten. Das Markieren und Verfolgen von Insekten bietet Einblicke in alles, von Massenmigrationen über das Verhalten von Kolonien bis hin zu ihrem zerstörerischen Appetit auf Bäume und Pflanzen. Hier drei Beispiele, wie Forscher versucht haben, Insekten zu reiten, und was sie dabei gelernt haben.

Monarchenschmetterlinge

Monarchfalter bleiben nicht kalt. Wenn der Sommer zum Herbst wird, treffen die Schmetterlinge auf die Straße. In den Vereinigten Staaten und Kanada fliegen die westlich der Rocky Mountains nach Kalifornien, um in Küstenhainen zu übernachten. Östlich der Berge fahren sie nach Mexiko. Einige dieser Insekten flattern mehr als 3000 Kilometer und kehren in die Quartiere ihrer Vorfahren zurück. Mehr als eine Milliarde Monarchen stürzen sich jedes Jahr in die montanen Wälder Mexikos ab. In den Reservaten von El Rosario und Sierra Chincua in Michoacán decken sie die Zweige von Abies Religiosa, oder heilige Tannen, wie orange-schwarze Shag.

Um die Routen der Schmetterlinge zu kartieren und festzustellen, wie viele es bis zur Ziellinie schaffen, werden sie von Naturwissenschaftlern oft kurz nach dem Austritt aus ihren Chrysaliden markiert. Der Rondeau Provincial Park im Südwesten von Ontario, Kanada, veranstaltet jährlich ein Tagging-Festival. Unzählige Monarchen legen dort jeden Sommer Eier auf Milkweed-Pflanzen nahe dem Ufer des Eriesees ab. Naturforscher und Freiwillige versuchen jeden Herbst, fast 1.000 von ihnen abzufangen, auf jeden einen Aufkleber zu pressen und ihn auf die Reise zu schicken.

Das Tagging findet in Sanddünen, Sümpfen und verstreuten Gärten statt, wo Schmetterlinge auf rosigem Joe-Pye-Unkraut oder einem buschigen lodernden Stern landen. "Da [Monarchen] nicht in Schwärmen wie Vögel unterwegs sind, wird die Wanderung in unserem Park über einen Zeitraum von zwei bis drei Monaten eher konstant", sagt Caitlin Sparks, ein leitender Dolmetscher. Sie erreichen vielleicht nicht die Dichte, die sie in Mexiko haben, aber, sagt Sparks, "sie ruhen sich nachts in Gruppen in den Ästen der Bäume, was ein magischer Anblick ist."

Der Park nimmt an einem Programm teil, das von Monarch Watch, einem Projekt der University of Kansas, angeführt wird. Die Tags des Programms sind winzig-ungefähr den Durchmesser des Radiergummis auf einem Bleistift-und geringes Gewicht. Wenn die Monarchen auf Blumen nektarisieren, decken sie die Freiwilligen mit konischen Maschennetzen ab. Die Insekten fliegen instinktiv auf die Spitze zu. Monarch Watch empfiehlt, dass der menschliche Tagger mit Daumen und Zeigefinger vorsichtig ein Tag auf die fäustlingsförmige Scheidenzelle des Schmetterlingsflügels drückt. Dies ist in der Nähe des Schwerpunkts des Insekts, so dass es sie nicht abwirft. Jedes Tag ist mit einer E-Mail-Adresse, einer Telefonnummer und einem eindeutigen Code aus drei Buchstaben und drei Nummern versehen. Tagger verwenden eine Kalkulationstabelle, um die Schmetterlinge zu protokollieren, denen sie begegnen. Die Hoffnung ist, dass jemand anderes diesen Code verwendet, um den Schmetterling auf der anderen Seite der Reise zu identifizieren.

Es dauerte Jahre, bis die Einfachheit und Platzierung des Tags erreicht war. Zunächst ahmte Monarch Watch eine Strategie aus den 70er Jahren nach, bei der Forscher Schuppen von den Flügeln rieben, um Platz für rechteckige Etiketten zu schaffen. Als Chip Taylor, der Direktor des Programms und ein emeritierter Professor für Ökologie an der University of Kansas, diesen Ansatz 1992 ausprobierte, stellte er fest, dass die Monarchen verstümmelt wurden. „Zu viele Flügel wurden beim Reiben der Waage gebrochen, und dann sind Ihre Schmetterlinge tot, oder?“ Dann versuchte er ein kleines Schild an der Unterseite des Hinterflügels. Die kamen mit kleinen Flaschen Kleber, aber die Freiwilligen konnten nicht genau herausfinden, wie viel sie verwenden sollten. (Es wurde berichtet, dass Schmetterlinge an Gras, Bürgersteig oder Fingern klebten.) Das Team entschied sich 1997 für die aktuelle Vorgehensweise.

Monarch Watch arbeitet mit lokalen Experten in Mexiko zusammen, aber die Daten, die sie gemeinsam erfassen, ergeben kein vollständiges Bild. Das Ziel ist, dass die lokalen Landwirte die Anhänger von Schmetterlingen sammeln, die sich durch die Berge bewegen, und sie retten, bis die Monarch Watch-Teams ankommen, um sie abzuholen. (Monarch Watch zahlt eine Finder-Gebühr von 5 US-Dollar für jedes wiederhergestellte Tag.) Das Verhältnis der wiederhergestellten Tags zu den angebrachten Tags ist immer noch gering. Von den 1,4 Millionen, die in den letzten zwei Jahrzehnten an Monarchen gebunden wurden, liegen dem Team nur Daten von rund 14.000 vor.

Aber die Arbeit geht weiter. „Wir möchten etwas über Migration, den gesamten Fluss und die Unterschiede zwischen den einzelnen Jahren lernen“, sagt Taylor. Die Beobachtung dieser Dynamik könnte den Forschern helfen zu verstehen, wo die Schmetterlinge schlüpfen, und die Erhaltungsbemühungen in diesen Lebensräumen, die im gesamten amerikanischen Mittleren Westen verschwinden, zu informieren. Es könnte auch die Beziehung zwischen Klima und Migration verdeutlichen. In diesem Jahr, in dem es im gesamten Mittleren Westen zu warmem Wetter gekommen ist, sagt Taylor: "Migration ist weit hinter dem Zeitplan zurück."

Emerald Ash Borers

Diese schillernden Käfer sind in Asien beheimatet und auch bekannt als Agrilus planipennis, wurden erstmals 2002 in Amerika entdeckt, als sie in Michigan auftauchten. Die Forscher vermuten, dass sie eine Weile herumgingen, bevor es jemand merkte - aber als wir das taten, begannen sich die Dinge schnell zu verschlechtern. Die Käfer haben eine Vorliebe für 16 Eschenarten und wurden beschuldigt, Millionen von ihnen in 30 Staaten zerstört zu haben. Anzeichen für einen Befall sind entblößte Gliedmaßen, ungewöhnliche Verzweigungen vom Stamm und tiefe Spalten in der Rinde. Die Forscher wissen, dass sich die Käfer im Frühsommer aus Löchern drängen, die ein bisschen wie Katzenaugen aussehen.

Was sie als Nächstes tun, ist das, was Deborah McCullough herausfinden wollte. McCullough, ein Waldentomologe am College of Natural Resources der Michigan State University, zog einst die Käfer auf und markierte sie mit winzigen Klumpen ungiftiger Farbe. (Ein verwandter Ansatz, der in den 1960er Jahren an Zugkraft gewonnen hatte, bestand darin, Millionen notorischer Ernteschädlinge mit Spuren von fluoreszierendem Staub zu kennzeichnen.)

McCulloughs Arbeit traf einen großen Haken. „Sobald wir sie freigelassen haben, haben wir sie nie wieder gesehen“, sagt sie. "Diese Käfer sind wirklich gute Flieger und es gibt keine guten Lockmittel oder Methoden, um sie einzufangen." Das Ergebnis? "Viel Zeit und Aufwand - keine Daten." McCullough kennt ein anderes Projekt, das einen ähnlichen Ansatz mit kleinen Senderdrähten ausprobiert hat. Auch das ist ausgefallen, sagt sie, ohne jemals in die Wildnis zu kommen. "Käfer sind einfach zu klein, um etwas herumzutragen", sagt McCullough, "selbst wenn es nur ein winziges Stück Draht ist."

Es gibt noch viel mehr zu erfahren, wo die Käfer gehen, wann und warum. Zumindest scheint das Tracking bislang nicht die Antwort zu sein. In dem Bestreben, die Käfer zumindest in dem US-Landwirtschaftsministerium einzuschränken, betont sie, die Bewegung von Brennholz einzuschränken, da sie häufig die Bündel befallen. Die Agentur empfiehlt, lokales Brennholz zu kaufen und den gesamten Haufen zu verbrennen.

Termiten

Kirstin Petersen, heute Ingenieur an der Cornell University, arbeitet auf dem Gebiet der kollektiven verkörperten Intelligenz. Die Idee ist, dass Schauspieler - in ihrem Fall kleine Roboter - als Gruppe wirklich effizient Aufgaben erledigen können, wenn sie zusammenarbeiten und auf sensorische Informationen reagieren. In der Welt der Insekten gibt es eine Spezies, die diese ganze Sache schon hat. Vor ein paar Jahren kam sie zu dem Schluss, dass sie sich die Termiten genauer ansehen sollte.

Petersen war bereits tief in die vorhandene Literatur über das Verhalten von Termiten eingegangen, hatte aber aus nächster Nähe keine Kolonie in Aktion gesehen. Damals, als sie eine Studentin war, zogen sie und ihre Mitarbeiter einen Entomologen nach Namibia, wo sie die hoch aufragenden, von Termiten-Kolonien aufgebauten seussischen Hügel anstarrten.

Das Team stellte einige Fallen auf und brachte die Insekten in eine Petrischale. Im Labor waren die Termiten leicht zu erkennen, aber das Markieren war ein Slog. Und die Termiten, die gewohnt sind, beschäftigt zu sein, schienen lethargisch zu sein, was durch die lange Zeit, die sie brauchten, noch schlimmer wurde. "Ihr Verhalten verschlechtert sich, je länger sie vom Hügel entfernt sind", sagt Petersen.

Daher hat das Team einen Weg gefunden, die Termiten anhand bereits vorhandener Marken zu verfolgen. Mit halbautomatisierter Software konzentrierten sie sich auf die hellsten Stellen am Bauch eines Insekts und verwendeten diese dann, um dem Verhalten des Individuums zu folgen. Sie bauten eine Overhead-Kamera auf und maß die Bewegung jeder Termite von einem Frame zum anderen (mit späterer Überprüfung durch den Menschen). Dieser Ansatz verkürzte den Zeitaufwand für das Praktizieren. Sie manuell zu markieren, hätte Wochen gedauert, sagt Petersen. Die Software hat in Stunden gearbeitet. „Wir würden uns nicht mit müden Termiten beschäftigen“, fügt sie hinzu.

Petersen erkannte, dass es sehr unterschiedlich ist, wie bestimmte Termiten über ihre Tage gingen. „Einige waren Entdecker und andere waren zu Hause und kümmerten sich um die Instandhaltung“, sagt sie. Diese Art von Variation kann auch in Roboterkolonien eingebaut werden. Angenommen, die Roboter bauen ein Gebäude. Vielleicht würden sie davon profitieren, wenn sie ein bisschen Spielraum haben, um ihre Aufgaben zu erledigen und verschiedene Aufgaben auf unterschiedliche Weise auszuführen. „Anstatt sie zu bitten, nach einem Bauplan zu bauen, können wir es wie die Termiten machen“, sagt Petersen, indem er ihnen weitreichende Parameter gibt, zum Beispiel, dass sich eine Küche in der Nähe eines Bades befinden sollte oder dass Treppen gehören in der Nähe eines Aufzugs.

Mit seinen Mitarbeitern bei Cornell sieht Petersen jetzt in den Himmel und entwickelt eine Methode, um Honigbienen mit thermischen Sensoren zu kennzeichnen, um deren Taktiken bei der Nahrungssuche abzubilden. „Ingenieure haben viel von Verhaltensbiologen zu lernen“, sagt sie. "Und was sie von der Natur lernen."