MIT DEN WAFFEN EINES BAUMES
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Mit den Waffen
eines Baumes
Text: Catarina Pietschm ann
Bäume stehen für Stärke
und Standhaftigkeit. Letzteres
ist aber auch ein Handicap:
Sie können vor Feinden weder
weglaufen noch sich ver-
stecken. Trotzdem sind
56 Bäume keineswegs wehrlos.
Sybille Unsicker vom
Max-Planck-Institut für
chemische Ökologie in Jena
erforscht, wie sich Schwarz-
pappeln gegen gefräßige
Insekten verteidigen. Auch Fressfeinde müssen mit diesen sich Feind meines Feindes ist mein
laufend ändernden und lokal unter- Freund.“ Wie diese Allianzen im De-
schiedlichen Bedingungen zurecht- tail funktionieren, das möchte Sybille
kommen. Eine im Pflanzenreich be- Unsicker herausfinden.
liebte Art, Angreifern den Appetit zu
An einem Baum nagt nicht nur der Zahn verderben, ist die Produktion von Schon für ihre Diplomarbeit hat sie
F o t o: A n dr e a s B ö ckl e r / M PI f ü r c h e m i s c h e Ökol o gi e
der Zeit, auch eine Heerschar großer schwer bekömmlichen oder gar gifti- Baumkronen untersucht, damals an
und kleiner Pflanzenfresser, Bakte- gen Inhaltsstoffen. Allerdings gibt es der Elfenbeinküste. Mittlerweile
rien, Pilze und Viren setzen ihm zeit- kaum ein Gift, das alle Fressfeinde forscht sie in einem Auwald auf der
lebens zu. Welche Schädlinge welche gleichermaßen auf Abstand hält. Was Oderinsel Küstrin-Kietz, einem Na-
Teile des Baums heimsuchen, hängt bei dem einen schwere Vergiftungser- turschutzgebiet direkt an der Grenze
unter anderem von seinem Alter und scheinungen hervorruft, kann auf den zu Polen. Die mehr als 300 Schwarz-
dem seiner Blätter ab, von Jahreszeit anderen anziehend wirken. Zum Bei- pappeln (Populus nigra), die dort die
und Wetter. Zudem herrschen auch spiel das Nikotin der Tabakpflanzen, Oder säumen, gehören zu den letzten
innerhalb der Baumkrone unter- das Koffein des Kaffees oder das Pi- natürlich vorkommenden Beständen
schiedliche Bedingungen: Je nach perin des Pfeffers: Diese Substanzen in Deutschland. Während ihnen an-
Höhe, Himmelsrichtung und Lage sollen die Blätter oder Früchte der je- dernorts konkurrenzstärkere Arten
können Blätter zum Beispiel ein an weiligen Pflanzen ungenießbar ma- das Leben schwer machen, vernichte-
deres Mikroklima aufweisen. „Man chen. Bei den meisten Insekten funk- ten hier die heftigen Kämpfe am Ende
muss sich einen Baum eher wie eine tioniert das auch, für den Menschen des Zweiten Weltkriegs fast jegliche
Wiese vorstellen, in der es verschie- sind die Substanzen dagegen beliebte Vegetation – ein Glücksfall für die
dene ökologische Nischen gibt“, er- Genussmittel. Andere Pflanzen holen konkurrenzschwachen Bäume, die
klärt Sybille Unsicker. Der Baum als sich externe Hilfe bei der Verteidi- sich als Sämlinge kaum gegen andere
Ökosystem sozusagen. gung, frei nach dem Motto: „Der Pflanzen durchsetzen können. „Ich
Max Planck Forschung · 3 | 2020
wissen
Aus
biologie & medizin
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Bis zu 30 Meter hoch
wird eine Schwarzpappel.
Dank professioneller
Kletterausrüstung kann
Sybille Unsicker die
Baumkronen auch
in luftiger Höhe unter-
suchen.
Max Planck Forschung · 3 | 2020
wissen aus
Vielleicht doch kein reiner
Pflanzenfresser? Zusammen mit
den Blättern fressen die Raupen
des Schwammspinners gerne Pilze.
Die orangefarben erscheinenden
Sporenlager des Pappelblattrost-
Pilzes verändern die Duftstoff-
mischung, welche die Pappeln aus Luptati veris
ihren Blättern abgeben. asperib eatus.Ebis
et omnisit aut
lautaeptatem
faccab incto
commos
voluptusam quunt.
Apistrum hiligent
laborum fugitio
bero odit pra et
wollte unbedingt eine heimische facereptat.Beatemp
Baumart untersuchen, die in einem oremquae rem
Ökosystem mit großer Artenvielfalt velite id moluptas
vorkommt. Auwälder sind Hotspots audis et, autatis
der Biodiversität. Die Tatsache, dass dolla nossunt ut aut
quibus ma acea
die Schwarzpappel in Europa selten santio id ent que
geworden ist, hat mich noch zusätz- lab ipitae
lich motiviert: So können unsere For-
schungsergebnisse vielleicht zum Er-
halt dieser Bäume beitragen“, sagt
Unsicker. Seit 2009 studieren sie und
ihr Team im Freiland und im Labor,
wie die Pappeln auf Insektenfraß re-
agieren. Im Auwald hat Unsicker des-
58 halb mehrere Bäume mit Seilen aus-
gestattet. An diesen klettern die For-
schenden in die Baumkronen und
nehmen dort Blattproben aus unter-
schiedlichen Höhen. Und dabei sto-
ßen sie regelmäßig auf Raupen des attackierten Bäume. Diese leiten die wespen. Die Insekten deponieren
Schwammspinners, eines etwa drei Forschenden dann durch einen Filter, mehrere Eier im Körper der Raupen.
Zentimeter großen Nachtfalters. Die in dem sich die Duftmoleküle verfan- Die geschlüpften Wespenlarven er-
Untersuchungen haben ergeben, dass gen. Der Filterinhalt wird mit Lö- nähren sich vom Gewebe ihrer Wirte,
die Insekten am liebsten an älteren, be- sungsmittel ausgespült und mittels sie sparen allerdings lebenswichtige
reits ausgehärteten Blättern fressen. Gaschromatografie und Massens- Organe aus. Deshalb lebt die Raupe
pektrometrie analysiert. zunächst weiter, bis sich die Wespen-
Damit sie nicht jedes Mal in die Baum- larven durch die Raupenhaut nach
kronen klettern müssen, wenn sie das Der Unterschied zwischen den ange- außen bohren und sich verpuppen. In
Wechselspiel zwischen Raupen und fressenen und unversehrten Blättern diesem Stadium verhält sich die
Pappeln beobachten wollen, haben ist enorm: „Befallene Blätter produ- Raupe wie fremdgesteuert und ver-
Unsicker und ihr Team Pappelsteck- zieren große Mengen grüner Blatt- teidigt ihre todbringenden Untermie-
linge aus dem Auwald in ihrem Ge- duftstoffe, die zerriebenen Blättern ter sogar gegen Angreifer. Schließlich
wächshaus in Jena eingepflanzt. Für ihren charakteristischen Geruch ver- sind ihre Kräfte erschöpft, und sie
ihre Analysen wickelten die Forsche- leihen. Außerdem können wir Sesqui- stirbt. Die Analyse der Duftstoffe er-
rinnen und Forscher die Zweige in und Monoterpene, aromatische Koh- gab, dass die Brackwespen die Mole-
feine Netze und setzten Schwamm- lenwasserstoffe und stickstoffhaltige küle aus den verletzten Blättern ext-
spinnerraupen hinein. „Man kann Duftstoffe nachweisen, darunter rem gut riechen können. Vor die
schon mit ‚bloßer Nase‘ riechen, dass auch das sogenannte Benzylcyanid“, Wahl zwischen dem Blattduft intak-
sich der Geruch der Blätter durch die so Sybille Unsicker. ter und angenagter Blätter gestellt,
Insekten verändert“, erzählt Unsicker. bevorzugen sie eindeutig die ange-
Sobald die Raupen mit ihrem zerstö- Ist das der gesuchte „Hilfeschrei“ – die fressenen Blätter. Für die hochsen-
rerischen Werk begonnen haben, er- Botschaft an den Feind des Feindes? siblen Antennen der Brackwespen
setzen die Forschenden die Netze Von Kollegen aus Österreich ließ sich reichen nur wenige Duftmoleküle,
durch gasundurchlässige Beutel. Da- das Team einen der gefährlichsten um ihre Beute zu orten. Doch läuft es
rin sammeln sich die Duftstoffe der Feinde der Raupen schicken: Brack- auch in freier Natur so ab – dort, wo
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Welche Duftstoffe die Blätter dabei genannte Salicinoide zum Beispiel
abgeben, hängt von der Art der Ver- können gerade für Generalisten – also
letzung ab: Werden sie zum Beispiel Raupen die an verschiedenen Baum
mit einer Schere zerschnitten, so rie- arten fressen – wie die Schwamm
chen sie anders als bei Raupenbefall. spinnerraupen giftig sein. Aber die
Doch woher weiß ein Blatt, wer ihm Gefahr ist groß, damit auch all die
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gerade zusetzt? „Blätter können In- vielen Nützlinge zu treffen, die an
sekten an deren Speichel erkennen, und in einem Baum leben.“ Sybille
der durch die Verletzungen in das Unsicker vermutet, dass das Arsenal
Blattgewebe eindringt. Außerdem an Verteidigungsmolekülen von
nehmen sie die Art und Weise wahr, Pflanzen sehr komplex ist und varia-
wie ein Tier frisst und wie viel Blatt- bel eingesetzt wird. Nur so ist es vor-
fläche dabei verloren geht“, erklärt stellbar, dass eine Pappel, die frühes-
Sybille Unsicker. „Saugende Blatt- tens im Alter von zehn Jahren ge-
läuse lösen eine andere Reaktion aus schlechtsreif wird und dann noch
als großflächig fressende Raupen weitere 90 Jahre lebt, die Angriffe un-
oder Blattkäfer, die kleine Löcher in terschiedlichster Fressfeinde über-
die Blätter stanzen.“ stehen kann.
Die Bäume können so nicht nur Hilfe
von außen herbeirufen, sondern mög-
licherweise auch noch nicht befallene
Teile der Krone vor Schädlingen war- 59
nen. Schließlich sind Äste bei großen
Bäumen oft viele Meter voneinander
entfernt. „Die Kommunikation in der
Baumkrone über Duftstoffe wäre Auf den Punkt
neben Pappeln auch noch andere vergleichsweise schnell. Würden In- gebracht
Pflanzen ihre Duftstoffe absetzen formationen über die Versorgungslei-
und der Wind sämtliche Düfte mitei- tungen vom Blatt in den Zweig, zum Schwarzpappeln sondern aus
nander verwirbelt? Die Forschenden Stamm und von dort wieder in einen ihren Blättern Duftstoffe ab,
platzierten deshalb die mutmaßli- anderen Ast weitergegeben, so würde die Brackwespen anlocken.
Die Insekten parasitieren
chen Lockstoffe auf Klebefallen im das sehr viel länger dauern“, sagt Sy-
Schmetterlingsraupen und
Auwald. „Schon nach kurzer Zeit hat- bille Unsicker. Wie genau ein Blatt helfen den Bäumen so, die
ten wir Brackwespen und andere pa- den Duft eines anderen wahrnimmt, gefräßigen Larven im Zaum
rasitäre Insekten wie zum Beispiel welche Rezeptoren und welche zu halten.
Schlupfwespen in den Fallen“, er- Transportmoleküle ihn durch die
zählt Unsicker. Zellmembranen bringen, das will die Duftstoffe sind auch
geeignete Medien, um
Wissenschaftlerin in den kommen-
Informationen von Baum zu
Untersuchungen an den Stecklingen im den Jahren herausfinden. Baum und innerhalb der
Gewächshaus bestätigten den Be- Baumkrone zu transportie-
fund: Sobald die Forschenden die ren. Sie erreichen ihr Ziel
Raupen von den Blättern entfernten, Raupengifte vergleichsweise schnell und
sind einfach herzustellen.
sank die Konzentration der stick-
stoffhaltigen Duftstoffe auf null. Da
in den Blättern
Von Pilzen befallene Blätter
die Wespen gerade von diesen Düften geben ebenfalls charakteristi-
angezogen werden, war klar: „Wir Aber warum produzieren die attackier- sche Duftstoffe ab. Der
hatten die Notrufmoleküle der ten Pappelblätter nicht so wie bei- Geruch lockt Schmetter-
Bäume gefunden“, so Unsicker. Pap- spielsweise Tabak, Kaffee und Pfeffer lingsraupen an, die offenbar
peln produzieren vor allem tagsüber Gifte, welche die Raupen vergraulen? nicht rein vegetarisch leben,
sondern die Pilze als
Duftstoffe, wenn sie auch Fotosyn- „Auch die Blätter der Schwarzpap- Stickstoffquelle nutzen.
these betreiben. Nachts dagegen stel- peln enthalten Stoffe, die in hohen
len sie die Produktion weitgehend ein. Konzentrationen toxisch wirken. So-
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Dafür spricht, dass die Moleküle, die die über Pilzgeflechte an den Wurzeln, Blätter geweht oder durch Regen auf
Brackwespen herbeirufen, sehr ein- die sogenannten Mykorrhizen, stehen tiefer liegende Kronenteile gespült.
fach produziert werden können. Aus- Bäume miteinander in Verbindung. Durch die Spaltöffnungen drin-
gangspunkt ist die Aminosäure Phe- Kritiker werfen Wohlleben gleich- gen sie anschließend in die Blätter ein.
nylalanin, die in nur zwei Schritten in wohl vor, die Bäume zu vermenschli- Nach wenigen Tagen bilden sie Spo-
das Benzylcyanid umgewandelt wird. chen. „Auch für meinen Geschmack renlager, die als orangefarbene Pus-
Die Zwischenstufe, das sogenannte schmückt er die Fakten manchmal zu teln durch die Blattoberfläche drin-
Phenylazetaldoxim, kann sich im Blatt stark aus. Aber ich finde es toll, dass gen und aus denen neue Sporen frei-
anreichern und ist giftig. Je höher die es jemand geschafft hat, die Auf- gesetzt werden. In einer Pilotstudie
Konzentration auf dem Blattfutter der merksamkeit auf das Ökosystem besprühte Unsickers Mitarbeiterin
Schwammspinner, desto höher ist Wald zu lenken“, sagt Unsicker. Franziska Eberl einige der kleinen
auch die Sterblichkeit der Raupen. Pappeln im Gewächshaus mit Rost-
„Die Produktion dieser Stoffe dient pilzsporen und setzte zusätzlich noch
also nicht nur der indirekten, sondern Bäume haben Schwammspinnerraupen auf die Blät-
auch der direkten Verteidigung mit-
tels Toxinen. Der Baum besitzt folg-
viele Feinde ter. Eine Analyse der Blatt-
düfte ergab, dass Blätter, die so einer
lich eine doppelte Verteidigungsstra- doppelten Attacke ausgesetzt waren,
tegie“, sagt Unsicker. Während Wohlleben für mehr Wert- ein ganz anderes Duftbouquet abga-
schätzung der Bäume und des Waldes ben als Blätter, an denen nur Raupen
Die Pappeln kommunizieren aber nicht wirbt, sammeln Sybille Unsicker und genagt hatten. „Die Blätter riechen
nur mit den Brackwespen, sie tau- ihr Team weiter wissenschaftliche ein wenig nach Champignons. Der
schen sich auch untereinander aus – Daten. Neben Schwammspinnern ha- Anteil an Terpenen ist deutlich niedri-
ein Phänomen, das nicht zuletzt dank ben Bäume ja meist noch mit einer ger, dafür enthalten die Proben Koh-
der Bücher von Peter Wohlleben auch Vielzahl anderer Feinde zu kämpfen. lenwasserstoffe, wie sie für Pilze ty-
in der Öffentlichkeit angekommen ist. So werden Schwarzpappeln oft von pisch sind“, erläutert Unsicker. Die
Schon seit den 1980er-Jahren ist be- Rostpilzen befallen, die sich im stickstoffhaltigen Substanzen, welche
kannt, dass Bäume Informationen Spätsommer im Großteil der Baum- den Hilferuf an die Brackwespen do-
60 über Schädlinge mithilfe von Duft- krone ausbreiten können. Die Pilzspo- minieren, werden von den Rostpilzen
stoffen weitergeben können. Auch ren werden durch den Wind auf die dagegen nicht beeinflusst.
Kommunikation mittels Duftstoffen
Schutz vor Hitze und
oxidativem Stress
Bestäubung
Verbreitung von Samen
Graf i k : G C O nac h S y bi ll e U nsick e r
Kommunikation
zwischen Pflanzen
Schutz vor
Pflanzenfressern
Gegenseitige Hem-
Graf i k : G C O
mung des Wachstums
Schutz vor
Krankheitserregern
Oberirdisch
Schutz vor Kommunikation
Pflanzenfressern zwischen Pflanzen ?
Schutz vor
Gegenseitige Hem-
Krankheitserregern
mung des Wachstums
Unterirdisch
Duftstoffe von Pflanzen erfüllen vielfältige Aufgaben – und das sowohl über als auch unter der Erde. Bäume locken damit
Nützlinge wie Bestäuber, Samenverbreiter und Feinde von pflanzenfressenden Insekten an. Auch untereinander stehen sie in
Kontakt: Manche Duftstoffe können das Wachstum ihrer Nachbarn hemmen oder diese vor Hitze und Schädlingen warnen.
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Raupen lieben
Pilze
Die Pilze können insbesondere den Phe-
nolgehalt der Blätter verändern. So
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lösen sie beispielsweise in den Blät-
tern die Bildung von Catechinen aus,
den Grundbausteinen verschiedener
Gerbstoffe. Diese sind für den Pilz
schädlich. Da Rostpilze in den Baum-
kronen im Spätsommer sehr domi-
nant werden können, könnten sie
auch die Häufigkeit anderer Fress-
feinde der Pappeln beeinflussen.
Doch die eigentliche Überraschung
für die Forschenden war, dass der
Pilzgeruch die Raupen offenbar nicht
stört! Ganz im Gegenteil: Vor die
Wahl zwischen gesunde und verpilzte
Blätter gestellt, stürzen sich die Rau-
pen regelrecht auf Letztere. Lang-
zeitbeobachtungen zeigen sogar, dass
vor allem ganz junge Raupen, ange-
lockt vom Duft, zuerst die Pilze von
den Blättern naschen, bevor sie sich
Tage später über die Blätter selbst
hermachen. Die Forschenden fangen die gasförmigen Duftsignale der Blätter in 61
Kunststoffbeuteln auf und leiten sie durch einen Filter. Im Labor
Die Forschenden hielten ihren Befund bestimmen sie anschließend die chemische Struktur der Substanzen.
zunächst für einen Messfehler –
schließlich galten die Schwammspin-
nerraupen als reine Pflanzenfresser.
„Deshalb haben wir das gleiche Expe-
riment mit dem nah verwandten
Schlehen-Bürstenspinner gemacht – Inwieweit sich die Befunde von den Pap- GLOSSAR
mit demselben Ergebnis: Auch er ist peln auf andere Baumarten übertra-
ganz wild auf den Rostpilz.“ gen lassen, ist noch nicht ganz geklärt.
Schwammspinner
Eichen zum Beispiel können in man- Zur Familie der Eulenfalter
chen Jahren von massenhaft auftre-
Eiweißreiche Kost tenden Schwammspinnern massiv ge-
gehörende Nachtfalter. Der
Name bezieht sich auf das
schädigt werden. Förster und Waldbe- schwammartige Äußere des
Zuerst vermutete Unsicker, dass die sitzer besprühen mittlerweile Wälder Eigeleges. Die Eier werden auf
pilzbefallenen Blätter vielleicht weni- mit Pestiziden, um die wirtschaftli- die Stämme der Bäume gelegt
und überdauern den Winter. Im
ger Giftstoffe bilden, denn die Rau- chen Schäden zu begrenzen. „Aus Frühjahr schlüpfen die Raupen
pen entwickeln sich auf ihnen schnel- ökologischer Sicht ist es ganz natür- und fressen bevorzugt Eichen-
ler und verpuppen sich früher. Doch lich, dass Arten wie der Schwamm- blätter, verschmähen aber auch
das ist nicht der Fall. Es geht vielmehr spinner immer wieder in Massen auf- andere Laub- und Nadel-
um die Inhaltsstoffe der Pilze: Die treten. Die Natur würde das jeweils bäume nicht. Schwammspinner
zählen zu den gefürchtetsten
Sporen sind sehr stickstoffreich und selbst regeln, denn die natürlichen
Schädlingen in Eichenwäldern.
enthalten viele für die Entwicklung Feinde reagieren auf das hohe Nah- Eine einzige Raupe kann vom
der Raupen essenzielle Aminosäuren rungsangebot und dezimieren die Schlupf bis zur Verpuppung
und B-Vitamine. „Pilze und andere Schwammspinner wieder. Wenn über- einen Quadratmeter Blattfläche
Mikroorganismen könnten also die haupt, dann sollten Pestizide also nur vertilgen. Bei Massenvermehrung
gemeinsame Evolution von Pflanzen so eingesetzt werden, dass danach können so ganze Eichenwälder
entlaubt und die Bäume
und Insekten stärker beeinflusst ha- noch genügend Fressfeinde übrig dauerhaft geschädigt werden.
ben als bislang angenommen“, sagt sind, die die Falter künftig in Schach
Sybille Unsicker. halten können.“
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