Nanometer große Grate auf Blütenblättern lotsen Bienen mit „blauem Lichthof“

Die Forschung hat gezeigt, dass die am weitesten verbreiteten Bedecktsamer, wie z. B. Gänseblümchen, mit ihrer unregelmäßigen Oberfläche visuelle Signale erzeugen, die Bienen besonders gut wahrnehmen können. Dieser optische Trick ist für Menschen nur selten wahrnehmbar, wird jedoch von Bienen erkannt, was die Vermutung nahelegt, dass die Pflanzen diesen entwickelt haben, um Bestäuber anzulocken.

Frühere Forschungen hatten bereits gezeigt, dass viele Bienenarten bevorzugt Blütenblätter anfliegen, deren Farbe im blauen bis ultravioletten Bereich liegt. Allerdings können die Pflanzen diese Farbtöne nicht immer mit ihrer Pigmentierung erzeugen. Vielen Blumen fehlt die genetische und biochemische Ausstattung, Farbtöne im blauen bis ultravioletten Spektrum chemisch zu bilden. Das Brechen des Lichtspektrums, um Bienen durch Ausstrahlen ihrer Lieblingsfarben anzulocken, ist daher eine alternative Strategie.

Ein kürzlich in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlichtes Paper erläutert, wie Forscher die Nanostrukturen zur Erzeugung des blauen Lichthofs künstlich nachgestellt und als Oberflächen für künstliche Pflanzen verwendet haben. Dann testeten Sie, wie Hummeln auf Oberflächen mit und ohne Lichthof reagieren. Die Experimente ergaben, dass Bienen Oberflächen mit Lichthöfen schneller erkennen können, unabhängig von der Farbe der Oberfläche und der Reihenfolge, in der sie mit ihnen konfrontiert wurden.

Das Team machte den Bienen eine Zuckerlösung in einer Blumenart und eine bittere Lösung in einer anderen zugänglich. Anschließend fanden sie heraus, dass die Bienen die Belohnung mittels des Lichthofs aufspüren konnten. Edwige Moryoud vom Department of Plant Sciences der Universität Cambridge, der Hauptautor der Studie, wurde zuvor durch das EU-finanzierte Projekt NANOPETALS unterstützt. Er erklärt, dass das visuelle System von Insekten anders funktioniert als das von Menschen: Die Sehzellen von Bienen reagieren stärker auf die blauen und ultravioletten Bestandteile des Lichtspektrums.

Des Weiteren flogen die Bienen um ein Drittel schneller zu Flächen mit blauen Lichthöfen als zu anderen Flächen, was nahelegt, dass der optische Trick ihre Leistungsfähigkeit bei der Futtersuche verbessert, sodass die Bienen sie genauso schnell anfliegen können wie Blumen mit blauen Pigmenten.

Alle Bedecktsamer gehören zum Stamm der Angiospermen. Die Forscher haben einige der ältesten Vertreter dieser Pflanzengruppe untersucht und festgestellt, dass diese zwar keine Grate auf ihren Blütenblättern haben, die Lichthöfe erzeugen könnten, allerdings entdeckten sie Lichthöfe erzeugende Blütenblätter bei viele Exemplaren der zwei größten Blumengruppen (Monokotyledonen und Eudikotyledonen), die sich während der Kreidezeit vor über 100 Millionen Jahren entwickelt haben – zusammen mit der frühen Evolution der Blumen besuchenden Insekten, insbesondere der sich von Nektar ernährenden Bienen.

Zu den Arten, deren Blütenblätter Lichthöfe erzeugen, zählen die Forscher unter anderem Oenothera stricta, Ursinia speciosa und Hibiscus trionum. Den Forschern zufolge lassen die winzigen Grate auf den Blütenblättern von Arten überall auf der Abstammungstafel der Bedecktsamer darauf schließen, dass sich diese Nanostrukturen unabhängig voneinander entwickelt haben.

Die Forschungsergebnisse werfen so viele Fragen auf, wie sie beantworten, z. B. wie Pflanzen den Grad der Unregelmäßigkeit auf den Oberflächen ihrer Blütenblätter regeln. Das Team beschreibt die entwicklungsbedingte Biologie dieser Strukturen als ein Geheimnis; die Forschungen eröffnen somit neue Wege für weitere Untersuchungen. Sie eröffnen ebenfalls neue Möglichkeiten zur Entwicklung von Oberflächen, die für Bestäuber gut sichtbar sind.

Das EU-finanzierte Projekt NANOPETALS (Molecular mechanisms of petal iridescence: how do structural colours arise in flowers?) wurde im Jahr 2014 abgeschlossen. Die Unterstützung für zwei Forscher während des Projekts floss in die gegenwärtige in dem Paper dargelegte Arbeit.

Weitere Informationen:
CORDIS-Projektwebseite