„Was ist denn das?“ fragte sich Werner Baumgartners Kollege Peter Bräunig von der RWTH Aachen University als er zufällig entdeckte, dass Zikaden im Larvenstadium spezielle Sinnesorgane (sog. Sensory Pits) besitzen. Diese sehen beinahe wie kleine Satellitenschüssel aus und brachten die wissenschaftliche Community dazu, weitere Nachforschungen dazu anzustellen. Zikaden gelten als die lautesten Insekten der Welt, weltweit gibt es mehr als 45.000 Arten. Sie ernähren sich von Pflanzensäften, die sich durch ihren Saugrüssel aufnehmen. Während größere Zikaden eine Körperlänge von sieben bis elf cm und eine Flügelspannweite von 18 bis 20 cm aufweisen, haben kleinere Arten lediglich eine Größe von zwei mm. Die Tiere sind für ihren lauten Gesang bekannt: Damit sollen Weibchen angelockt oder Reviergrenzen markiert werden. Nicht alle Arten singen und wenn, dann auch nur die Männchen.
Messgeräte für elektrische Felder
Gemeinsam mit Werner Baumgartner von der JKU und weiteren Kolleg*innen versuchte der Biologe Peter Bräunig nun das Rätsel über die Sensory Pits zu klären: Nun weiß man, dass diese quasi Messgeräte für elektrische Felder sind. Werner Baumgartner, Vorstand des Instituts für Medizin- und Biomechatronik an der JKU, erklärt, wie es zu dieser Erkenntnis kam: „Die Zikaden wurden elektrophysiologisch untersucht, indem man die Aktivität der Nervenzellen misst, die von den Sinnesorganen kommen. Dazu wird eine sehr, sehr feine Nadel durch den Panzer – gleich neben dem Sinnesorgan – gestochen und die Spannung an dieser Nadel gemessen. Das Loch ist so klein, dass die Zikade die Prozedur überlebt. Danach wurde dem Tier unterschiedliche Reize – wie Temperatur, Feuchtigkeit, Schall, Luftzug, magnetische Felder, Beschleunigung oder mechanische Reize – präsentiert. Schlussendlich fanden wir heraus, dass elektrische Felder eine spezifische Reaktion bei den Tieren hervorrufen. Die Reaktion war, dass die Nerven zu den Sinnesgruben feuerten, was wir als elektrisches Signal am Oszilloskop sehen und am Lautsprecher als Knattern hören konnten.“
Annähernde Tiere
Dennoch ist weiterhin vieles rund um diese speziellen Sinnesorgane der Zikaden ungewiss: Noch weiß man nicht, wie die Sensory Pits überhaupt funktionieren. Die von den Wissenschafter*innen der JKU untersuchten Zikaden waren nämlich Käferzikaden (Issidae); sie besitzen diese Sinnesorgane nur als Larven. Andere Zikaden-Arten haben die Sinnesorgane lebenslänglich. Zudem ist es noch unsicher, wozu die Tiere überhaupt wissen müssen, wo sich elektrische Felder befinden. Werner Baumgartner hat dazu jedoch eine Theorie: „Denkbar wäre es, dass die Zikaden fliegende, sich annähernde Tiere ermitteln können. Beim Flug laden sich Lebewesen und Gegenstände – zum Beispiel auch Flugzeuge und Hubschrauber – durch Reibungselektrizität (meist positiv) auf. Wenn jetzt ein Insekt oder ein Vogel anfliegt, würde die Zikade das registrieren.“
Einfluss von Pflanzen
Der Wissenschafter nennt noch einen weiteren Grund, warum die Tiere wissen müssen, wo elektrische Felder sind: „Eine alternative Hypothese wäre, dass Pflanzen auf Reize – wie zum Beispiel Verletzungen durch Parasiten – mit elektrischen Signalen reagieren. So könnte die Zikade ermitteln, ob die Pflanze sie erkannt hat, denn diese Zikadengattung sticht Pflanzen an, um deren Pflanzensaft zu saugen. Die Pflanze könnte dann mit Abwehrmaßnahmen reagieren, wie der Produktion von Bitter- oder Giftstoffen oder anderen Mechanismen. Weitere Erklärungen sind ebenso denkbar.“
Weitere Forschung nötig
Es braucht also noch mehr Forschung über die Sensory Pits von Zikaden. Das bereits entstandene Wissen ist jedenfalls hilfreich in der Insektenkunde, Ökologie und in der Verhaltensforschung.
Zudem hält Werner Baumgartner fest. „Wenn die exakte Funktion der Sinnesorgane aufgeklärt ist, kann man vielleicht an eine Umsetzung im Rahmen der Bionik (das ist ein Forschungsfeld, das die Natur als Vorbild nimmt und daraus technische Lösungen erforscht) denken und entsprechende Sensoren für technische Anwendungen entwickeln.“
