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Monarchfalter mit Magnetsinn

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Monarchfalter im Flug (MonarchWatch)
Der nordamerikanische Monarchfalter ist für seine alljährliche Wanderung berühmt: Vom Norden der USA bis in sein Winterquartier in Mexiko legt er tausende von Kilometern zurück. Jetzt haben US-Forscher herausgefunden, dass die Schmetterlinge dabei nicht nur den Sonnenstand und ihre innere Uhr als Wegweiser nutzen: Bleibt der Himmel bedeckt, greifen sie auf einen Magnetkompass zurück, wie Experimente belegen. Mit ihren Antennen erspüren die Monarchfalter die Neigung der Magnetfeldlinien und finden so ihren Weg nach Süden. Dies ist der erste Nachweis eines solchen Inklinations-Magnetkompass bei einem wandernden Insekt, wie die Forscher berichten.

Ein Monarchfalter (Danaus plexippus), der im Herbst im Norden der USA aus einer Puppe schlüpft, hat ein hartes Leben vor sich: Um dem frostigen Winter zu entgehen, fliegen diese Schmetterlinge in einem Millionen Tiere umfassenden Schwarm in ihr Winterquartier im Hochland von Zentralmexiko. Bis zu 3.600 Kilometer legt ein einzelner Falter dabei zurück. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass die Schmetterlinge sich auf ihrer Südwanderung vor allem an der Sonne orientieren: Sie werten den Sonnenstand aus und ermitteln aus diesem mit Hilfe ihrer Inneren Uhr die Südrichtung. „Seltsamerweise hat man aber beobachtet, dass die Monarchfalter auch bei bedecktem Himmel weiter nach Süden fliegen – also unter Bedingungen, unter denen der Sonnenkompass eigentlich nicht funktioniert“, erklären Patrick Guerra von der University of Massachusetts in Worcester und seine Kollegen.

Neigung der Feldlinien entscheidend

Von vielen Zugvögeln ist bekannt, dass sie auch das Magnetfeld der Erde zur Orientierung nutzen. Experimente mit Monarchfaltern hatten aber bisher keine schlüssigen Ergebnisse erbracht. Deshalb haben die Forscher nun erneut Monarchfalter auf einen Magnetsinn hin untersucht. Für ihre Experimente fingen sie einige zugbereite Monarchfalter im Herbst ein und ließen sie in einer abgeschirmten Arena fliegen. Diese wurde mit diffusem künstlichen Tageslicht beleuchtet, so dass optische Anhaltspunkte für die Richtung fehlten. Umgeben war die Arena von einem System aus Magneten, mit dem sich Magnetfelder verschiedener Stärke und verschiedener Neigung der Magnetfeldlinien erzeugen ließen. Im Magnetfeld der Erde verlaufen die Feldlinien quasi parallel zu den Längenkreisen, je näher sie dabei einem der beiden Pole sind, desto steiler ist ihr Winkel gegenüber dem Boden. Die Richtung und Stärke dieser Inklination zeigt daher an, ob man sich Richtung Äquator oder Pol bewegt. Die Frage war aber, ob die Monarchfalter dieses System nutzen.

Um das herauszufinden, setzen die Forscher Monarchfalter zunächst in eine Arena, in der die Feldlinien um 45° nach Norden hin geneigt waren – ähnlich den realen Verhältnissen auf der Nordhalbkugel. Tatsächlich begannen die Falter daraufhin, nach Süden zu flattern – trotz fehlender Information zum Sonnenstand. Der eigentliche Test folgte dann: Die Forscher kehrten nun die Inklination der Feldlinien um. Orientieren sich die Falter wirklich nach dieser Magnetinformation, müssten sie sich täuschen lassen und nunmehr in die entgegengesetzte Richtung flattern. „Das ist der Lackmustest für die Existenz eines Inklinationskompass“, Guerra und seine Kollegen.

Funktioniert nicht im Dunkeln

Und die Schmetterlinge bestanden den Test: Die Monarchfalter begannen nun, nach Norden statt nach Süden zu fliegen. Setzten die Forscher die Inklination auf Null – die Linien stehen dabei parallel zum Erdboden – fehlte den Schmetterlingen dagegen jede Orientierung, sie flogen im Kreis umher, weil sie keine eindeutige Richtung mehr erspüren konnten. „Das demonstriert, dass die im Herbst startenden Monarchfalter einen Inklinations-Magnetkompass für die Langstrecken-Navigation nutzen – ähnlich wie Meeresschildkröten und Vögel“, so die Forscher. Allerdings: Dieser Magnetkompass funktioniert nur dann, wenn das diffuse Umgebungslicht ausreichend UV-Licht und blaues Licht enthält – wie es bei bedecktem Himmel typisch ist. Im Stockdunkeln oder wenn dieser Wellenlängenbereich zwischen 380 und 420 Nanometern herausgefiltert wird, irren die Falter trotz geneigter Magnetfeldlinien orientierungslos umher, wie ein weiteres Experiment zeigte. Offenbar fungiert ein UV-Sensor in den Antennen der Schmetterlinge als eine Art An- und Ausschalter für den Magnetkompass.

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„Unseres Wissens nach ist das der erste Nachweis eines Inklinations-Magnetkompass bei einem über Langstrecken wandernden Insekt“, konstatieren die Forscher. Dieser Zusatzkompass hilft den Monarchfaltern offenbar, auch bei ungünstigen Wetterbedingungen den Weg in die mexikanischen Wiunterquartiere zu finden. Sie fliegen dann einfach in die Richtung, in die die Feldlinien des Erdmagnetfelds ansteigen. Wie genau dieser Kompass funktioniert, welche Organe und Sensoren beteiligt sind und warum er per Licht an- und ausgeschaltet wird, muss nun noch genauer erforscht werden. „Aber schon jetzt offenbart diese Studie einen weiteren faszinierenden Aspekt des Wanderungsverhaltens beim Monarchfalter“, so Guerra und seine Kollegen.

Quelle:

© wissenschaft.de – Nadja Podbregar
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