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Schnelle, vielfältige Fallensteller

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Neue Erkenntnisse zur Biomechanik und Evolution der Saugfallen bei fleischfressenden Wasserschläuchen

Schnelle, vielfältige Fallensteller

Strukturelle Vielfalt bei fleischfressenden Wasserschläuchen. Blütenbilder: Andreas Fleischmann, Fallenbilder: Plant Biomechanics Group

Die Gattung Wasserschlauch (Utricularia spp. Lentibulariaceae) weist viele Superlative auf: Sie ist die abstammungsgeschichtlich jüngste und mit mehr als 240 Arten größte Gattung an fleischfressenden Blütenpflanzen. Diese besitzen eines der kleinsten bei Blütenpflanzen bekannten Genome, haben die schnellsten Fallen, keinerlei Wurzeln, sind fast weltweit verbreitet und weisen eine hohe Vielfalt verschiedener Lebensformen auf. Mit vergleichenden morphologischen und biomechanischen Analysen werden in der Plant Biomechanics Group am Botanischen Garten der Universität Freiburg unter der Leitung von Prof. Dr. Thomas Speck und Dr. Simon Poppinga die ultraschnellen Saugfallen untersucht, die mittels Unterdruck Beutetiere einsaugen. Zu den Ergebnissen hat sie nun im Fachmagazin „Scientific Reports" zwei neue Veröffentlichungen vorgelegt.

Der erste Artikel entstand in enger Zusammenarbeit mit Kolleginnen und Kollegen vom Lehrstuhl für Evolutionsökologie und Biodiversität der Tiere der Ruhr-Universität Bochum, geleitet von Prof. Dr. Ralph Tollrian. Mittels Hochgeschwindigkeitsaufnahmen analysierten die Forscherinnen und Forscher das „Fangverhalten" der Saugfalle von Utricularia australis sowie mögliche Fluchtversuche eines natürlichen Beutetiers, des Wasserflohs Ceriodaphnia dubia. Dabei fanden sie heraus, dass die Tiere nach dem Auslösen der Falle mit 2.800-facher Erdbeschleunigung eingesaugt und im Fallenkörper fast ebenso stark wieder abgebremst werden. Alle Prozesse laufen zu schnell ab, als dass das Tier durch eine Fluchtbewegung reagieren kann.

Die Ergebnisse zum zweiten Artikel erarbeitete das Team aus Freiburg zusammen mit Dr. Andreas Fleischmann von der Botanischen Staatssammlung München sowie mit Kollegen vom Institut für Evolution und Biodiversität der Universität Münster, geleitet von Prof. Dr. Kai Müller. Vergleichende funktionsmorphologische und biomechanische Untersuchungen an Fallen von 19 Wasserschlaucharten zeigen eine hohe Vielfalt an Falleneingangs- und Türstrukturen sowie unterschiedliche Bewegungsabläufe beim Saugen, die als Anpassungen an die verschiedenen besiedelten Lebensräume interpretiert werden können. Eine Art, Utricularia multifida, zeigte keine Fallenaktivität und stellt dementsprechend einen passiven Fallentyp dar, der wahrscheinlich, anstatt zu saugen, mit einer passiven Klapptüre Beute fängt. Die Forscher haben damit erstmals solche Form-Struktur-Funktionszusammenhänge aufgedeckt und diese zudem in einen evolutiven Kontext gebracht: Mithilfe von Gensequenzen von 105 Arten haben sie die Stammesgeschichte der Gattung Utricularia rekonstruiert.

Originalpublikationen:
S. Poppinga, L. E. Daber, A. S. Westermeier, S. Kruppert, M. Horstmann, R. Tollrian, T. Speck (2017). Biomechanical analysis of prey capture in the carnivorous Southern bladderwort (Utricularia australis). In: Scientific Reports 7, Article number: 1776. doi:10.1038/s41598-017-01954-3

S. Westermeier, A. Fleischmann, K. Müller, B. Schäferhoff, C. Rubach, T. Speck, S. Poppinga (2017) Trap diversity and character evolution in carnivorous bladderworts (Utricularia, Lentibulariaceae). In: Scientific Reports 7, Article number: 12052. doi: 10.1038/s41598-017-12324-4

Kontakt:
Dr. Simon Poppinga / Prof. Dr. Thomas Speck
Plant Biomechanics Group
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-2999 (Poppinga), 0761/203-2999 (Speck)
E-Mail:  / 

 

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