Professur für Forstzoologie und Entomologie Albert-Ludwigs-Universität Freiburg i.Br. Professur für Forstzoologie
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Chemical communiation in owl butterflies (Brassolini)

Zur Struktur und Funktion der androconialen Organe und Sekrete bei Brassolini (Lepidoptera)
Zusammenfassung der Diplomarbeit von Bonnie Blaimer

Hintergrund
Bei Lepidopteren besitzen Männchen oft sogenannte "androconiale Organe", die in sehr vielfältigen Strukturen vorkommen können. Sie dienen in der Regel der Abgabe von volatilen Sekreten (Pheromonen), die eine Funktion in der sexuellen Kommunikation haben. Komplexe androconiale Systeme von auffälliger Struktur treten bei den untersuchten Brassolini an mehreren Körperteilen gleichzeitig auf. Ihre genauen Funktionen und Interaktionen sind bisher nicht bekannt. Zudem weist die Literatur auf ein androconiales Sekret von außergewöhnlichem Charakter bei den Brassolini hin.

Methodik

Mit morphologischen und histologischen Methoden wurden die androconialen Organe von Caligo spp., Opsiphanes tamarindi und Eryphanis polyxena charakterisiert, um die Grundlage für das Verständnis der androconialen Systeme zu schaffen. Zusätzlich wurden die Eigenschaften des androconialen Sekrets durch beobachtende, mikroskopische und chemisch-orientierte Studien zum Sekret untersucht.

Morphologie und Histologie der Androconien
Androconiale Organe treten bei den untersuchten Arten in Form von mit androconialen Schuppen besetzten 'Schuppenpolstern' am Abdomen und auf den Flügeln in Form von pinselförmigen Strukturen und Schuppenpolstern auf. Anhand der Feinstruktur der Androconien konnte deren funktioneller Aufbau zur Verteilung und Verdunstung eines Sekrets gezeigt werden. Abdominale Schuppenpolster bei Caligo spp., O. tamarindi und E. polyxena weisen eine diesbezüglich angepasste Schuppenstruktur und -oberfläche auf. Strukturelle Unterschiede finden sich zwischen den Gattungen bezüglich: Anzahl der Schuppentypen, Oberflächenstruktur der Schuppen, Struktur der Schuppenbasen und -insertionen sowie der Ausrichtung der Schuppen auf den Schuppenpolstern. Bei der Interpretation der Interaktion zwischen den Organen konnten dual und binat agierende Organe identifiziert werden.
Die Schuppen der abdominalen und alaren Schuppenpolster von E. polyxena erwiesen sich als mit Sekret gefüllt; diese Sekretfüllung ist ein für Schuppen bisher einzigartiges und unbeschriebenes Merkmal. Unterhalb des alaren Schuppenpolsters bei E. polyxena konnte im weiteren erstmals die Existenz von Drüsengewebe bewiesen werden. Bei sämtlichen anderen Androconien der untersuchten Taxa wurde dabei kein Drüsengewebe gefunden.

Sekretgewinnung und -eigenschaften
Bisher einzigartig wurde in der Studie eine Methode entwickelt, androconiales Sekret ohne Lösungsmittelextraktion, sondern durch mechanisches Abtupfen von den Androconien zu gewinnen. Nach dem Abtupfen konnte das Sekret der abdominalen Schuppenpolster von Caligo spp. unter Luftabschluss, sowie unter Luftabschluss und zusätzlicher Temperaturbehandlung zur Kristallisation gebracht werden. Durch eine Erwärmung der abdominalen androconialen Schuppen von Caligo spp. und ein Wiederauffangen des verdunsteten Sekrets wurde eine zweite Methode zur Sekretgewinnung entwickelt. Diese ermöglichte die Gewinnung in größeren Mengen und vermutlich anderer Komposition, als dies durch das Abtupfen der Fall war. In dem aus androconialen Schuppen gewonnenen Sekret trat daneben zum ersten Mal eine Kristallisation auch an der Luft auf. Auch ein Teil der Sekretfüllung der alaren androconialen Schuppen von E. polyxena zeigte sich in Lösungsmittel löslich und bildete Kristallstrukturen aus.
Des weiteren zeigten sich mittels Rasterelektronenmikroskopie bei Caligo spp. und O. tamarindi mikroskopische Spuren des Sekrets auf den Androconien. Der Nachweis von Spuren auf abdominalen Schuppenpolstern und Pinselorganen erbrachte weiterhin den Beweis für die Übertragung des Sekrets von einem Organ zum anderen. Außerdem zeigte ein Vergleich von Caligo spp. verschiedener Altersklassen eine kontinuierliche Sekretproduktion bis zu 2 Monaten. Bei E. polyxena konnten Spuren der Schuppenfüllung auf den Schuppen der alaren Schuppenpolstern einiger Individuen gefunden werden, die kristallähnliche Strukturen ausbildete.
Anhand der Kristallbildungen und mikroskopischen Sekretspuren auf den Androconien konnten bisher einzigartige Fälle einer 'Visualisierung' eines androconialen Sekrets belegt werden. Das Sekret von Caligo spp. und O. tamarindi muss daher mindestens eine kristallisierende Komponente besitzen; analog dazu bewiesen Spuren der alaren Schuppenfüllung, sowie die Kristallbildung aus deren Extrakt, die Existenz einer kristallbildenden Sekretkomponente bei E. polyxena.

Ausblick
Insgesamt haben sich die Brassolini als das Taxon herausgestellt, welches das komplexeste androconiale System innerhalb der Lepidoptera überhaupt besitzt. Anhand der durchgeführten morphologischen Studien werden Vorschläge gemacht, wie die aufgestellten Hypothesen zum Ablauf der Sekretverteilung und zur Interaktion der Organe verifiziert werden können. Durch die entwickelte, unkomplizierte Methodik zur Gewinnung des Sekrets kann die Reizwirksamkeit der verschiedenen Stoffkomponenten getestet werden. Differenzierte weiterführende chemische und morphologische, sowie Verhaltensstudien sind damit ermöglicht worden.