Jugend forscht: Der Gelbrandkäfer
Markus Scheb beschäftigte sich in seiner Arbeit mit einer in unseren Tümpeln nur noch recht selten anzutreffenden Spezies, dem Gelbrandkäfer, speziell mit dessen Wahrnehmen von Beute, wofür er mit einer Urkunde ausgezeichnet wurde. Nachfolgend Text und Abbildungen der Arbeit.
Carl Friedrich von Weizsäcker-Gymnasium Ratingen
Untersuchungen zum Beutefangverhalten des Gelbrandkäfers
vorgelegt von
Markus Scheb (zur Zeit der Abgabe in Klasse 8 A, Schuljahr 2003/04)
Inhaltsverzeichnis
1. Zur Wahl des Themas
2. Allgemeiner Teil
2.1 Systematische Einordnung
2.2 Lebensraum und geografische Verbreitung
2.3 Körperbau
2.4 Fortbewegung
2.5 Ernährung und Beutefangverhalten
2.6 Atmung
2.7 Fortpflanzung und Entwicklung
2.8 Sinnesorgane und Wahrnehmung
3. Experimenteller Teil
3.1 Versuch zum Gesichtssinn
3.2 Versuch zum Geruchssinn
3.3 Versuch zum Erschütterungssinn
4. Zusammenfassende Gesamtauswertung
5. Quellenverzeichnis
1. Zur Wahl des Themas
Ich habe den Gelbrandkäfer studiert, weil er ein seltenes und außergewöhnliches Insekt ist. Außerdem habe ich ihn schon einmal im Unterricht im Zusammenhang mit der Forelle gesehen. Speziell das Beutefangverhalten wollte ich live beobachten und herausfinden, wie der Gelbrandkäfer seine Beute wahrnimmt. Ich habe mich gefragt, ob der Gelbrandkäfer seine Beute vorwiegend optisch, olfaktorisch [über den Geruchssinn; np] oder mit dem Tastsinn erkennt. Dazu habe ich ein paar Exemplare mit Hilfe meiner Biologielehrer bei Wesel gekeschert.
2. Allgemeiner Teil
2.1 Systematische Einordnung
Der Dytiscus marginalis, auch Gelbrandkäfer genannt, gehört zu der Familie der Dytiscidae, der Schwimmkäfer. Von ihnen sind weltweit 3000 Arten bekannt. Davon existieren 142 in Europa. Er hat seinen Namen wegen seiner gelben Färbung am Rand von Flügeldecken, Hals und Kopf. Er ist ein schnelles, vielseitiges und interessantes Insekt, das heute nur noch schwer zu finden ist.
2.2 Lebensraum und geografische Verbreitung
Man findet ihn vorwiegend in Tümpeln und anderen stehenden Gewässern. Wenn ihm sein Biotop nicht mehr passt, z.B. aus Nahrungsmangel, fliegt er zu anderen Tümpeln und Seen. Diese erkennt er daran, dass sich der Mond darin spiegelt; dieses Verhalten kann auch dazu führen, dass er ein Gewässer mit den Glasscheiben eines Gewächshauses verwechselt und darauf landet. Vor einigen Jahren war er weit verbreitet, doch mit der Zeit wurde er sehr rar. Außer in Südspanien und Griechenland ist er in ganz Europa, im Kaukasus, in Sibirien, Japan und Nordamerika vorhanden. Er steht nun unter Naturschutz.
2.3 Körperbau
Der Gelbrandkäfer wird im erwachsenen Alter 2,2 bis 4,4 Zentimeter lang Man kann ihn an seinem gelb umrandeten Hals und Flügeldecken erkennen. Die Oberseite ist beim Männchen meist olivgrün, bei den Weibchen hingegen braun und matt. Bauch und Brust sind aber bei beiden beige. Für alle Dytiscidae gilt die gleiche Halsbreite, bei der der Kopf in den Rumpf übergeht. An den Flügeldecken befinden sich unzählige Hautdrüsen, die ein Öl ausscheiden, das wiederum das Wasser abweist und verhindert dass der Käfer nass wird.
- Abb. 1: Gelbrandkäfer, männlich
Durch seinen stromlinienförmigen Körper kommt er im Wasser schneller voran. Die Vorderbeine der Männchen sind mit einem großem, einem kleinen und ca. 160 winzigen Saugnäpfen besetzt. Die Hinterbeine der Gelbrandkäfer sind von langen Härchen besetzt, mit denen er sich im Wasser abstößt.
- Abb. 2: Vorderbein des Männchens (links) und Hinterbein beider Geschlechte (rechts), (verändert nach Keil)
2.4 Fortbewegung
Der Gelbrandkäfer bewegt sich mit seinen Hinterbeinen fort. Sie sind weit nach hinten eingelenkt und nach oben drehbar. Sie bilden kräftige Ruder und schlagen beim Schwimmen zweimal pro Sekunde. Er kann sich bis zu 50 cm/s fortbewegen. Seine Glieder sind stark abgeflacht und mit Borsten besetzt. Beim Schwimmen bewegt er sie synchron, was zu einer stabilisierenden Schwimmlage führt Er reguliert sie auch durch Leeren und Füllen des Enddarmabschnittes. Er zählt zu den schnellsten wirbellosen Süßwassertieren.
2.5 Ernährung und Beutefangverhalten
Der Gelbrandkäfer gehört zu den Lauerjägern. Bei der Jagd klammert er sich an Wasserpflanzen. Dort lauert er auf Wasserinsekten, deren Larven, Würmer, Kaulquappen und Molche, aber auch auf kleine Fische und Frösche. Aber er verschmäht auch nicht Aas. Er packt seine Beute mit den Vorderbeinen, um sie anschließend mit den kauend beißenden Mundwerkzeugen zu zerkleinern.
An der Vorderbrust hat der Käfer einige Wehrdrüsen, die bei Gefahr das Wirbeltierhormon Cortexon absondern und z.B. Fische lähmen. Dieses Hormon hat narkotische Wirkung und führt zur Lähmung der Beute. Am Körperende hat er eine weitere Drüse, die die keimtötende Substanz Benzoesäure abgibt, um eine Besiedlung mit Mikroorganismen zu verhindern und die damit verbundene Erhöhung des Wasserwiderstandes.
Die Larven sind noch größere Räuber. Sie packen ihre Beute mit ihren Zangen und spritzen durch sie Verdauungssäfte, die die Beute lähmen und von innen zersetzen. Schließlich saugen sie das Opfer aus. Die Gelbrandkäferlarven schrecken nicht davor zurück, ihre Artgenossen anzugreifen und aufzufressen.
- Abb. 3: Gelbrandkäferlarve
2.6 Die Atmung
Der Gelbrandkäfer atmet wie alle Insekten durch ein so genanntes Tracheensystem. Hierbei kommt die Luft durch einen Kanal, der außen am Chitinpanzer beginnt. Zum Atmen kommt er an die Wasseroberfläche. Dort speichert er unter seinen Flügeldecken Luft und taucht wieder unter. Der Luftvorrat reicht für ungefähr eine halbe Stunde. Da die Luft ihn auftreibt, hält er sich an Wasserpflanzen fest.
- Abb. 4: Gelbrandkäfer beim Luftholen in der Atemstellung (links) und Luftkammer mit Tracheensystem (rechts) - nach eigenen Beobachtungen und verändert nach Keil
2.7 Fortpflanzung und Entwicklung
Bei der Paarung klammert sich das Männchen mit seinen saugnapfbesetzten Vorderfußgliedern. an den Rücken des Weibchens. Es hält sich einige Tage lang am Weibchen fest, wobei die eigentliche Paarung ca. 15 Minuten dauert. Dabei werden ungefähr 1000 längliche, 7 Zentimeter lange Eier gelegt. Sie werden mit Hilfe des Legebohrers in Wasserpflanzen abgelegt. So sind sie vor Feinden geschützt und optimal mit Sauerstoff versorgt. Es dauert 6 bis 10 Wochen, bis aus den Gelbrandkäfereiern Larven schlüpfen. Diese werden größer als die "erwachsenen" Artgenossen. Wenn sie eine Länge von bis zu 8 Zentimetern erreicht haben, kriechen sie ans Ufer und verpuppen sich in einem Kokon aus Speichel und Erde. Nach 14 Tagen schlüpfen die Irnagines. Die Gelbrandkäfer können bis zu 5 Jahre alt werden.
2.8 Sinnesorgane und Wahrnehmung
Die Augen sind wie bei allen Insekten Komplexaugen. Die Käfer benutzen den Gesichtssinn für das Aufsuchen eines neuen Teichs, bzw. Tümpels. Nach der mir zur Verfügung stehenden Literatur nimmt er seine Beute in erster Linie mit dem Geruchssinn wahr, obwohl er gut sehen kann. Sein Gehör ist nicht sehr gut ausgebildet. Bei einem lauten Ton kann es jedoch zu einer sog. Fluchtreaktion fuhren. Diese folgt unabhängig von der Richtung, aus der das Geräusch kommt. In den folgenden Versuchen wollte ich dies überprüfen.
3. Experimenteller Teil
3.1 Wahrnehmung der Beute mit dem Gesichtssinn
Fragestellung: Kann der Gelbrandkäfer seine Beute mit den Augen wahrnehmen?
Material: Aquarium mit Kies und Wasser, Reagenzglas, Bockkäferlarve, Pinzette.
Durchführung: Die Larve wird mit der Pinzette in das Reagenzglas getan. Dieses wird in das Aquarium gehalten. Die Larve bewegt sich dabei deutlich.
Beobachtung: Die Gelbrandkäfer zeigen kein Interesse und bewegen sich nicht.
Auswertung: Für den Beutefang sind anscheinend die Augen nicht wichtig.
3.2 Wahrnehmung der Beute mit dem Geruchssinn
Fragestellung: Findet der Gelbrandkäfer seine Beute nur mit dem Geruchssinn?
Material:
a): Aquarium mit Wasser und Kies, Bockkäferlarve, Stück Leinenstoff, Gummiband, Holzstab
b): Aquarium mit Kies und Wasser, Bockkäferlarve, Pinzette, vollkommen dunkler Raum, Infrarotkamera
Durchführung:
a): Die Bockkäferlarve wird in den Leinenstoff eingewickelt und mit einem Gummiband an den Holzstab befestigt. Dies wird in das Aquarium getaucht.
b): Die Larve wird unverpackt mit der Pinzette in das Aquarium getan. Licht wird ausgeschaltet. Mit der Infrarotkamera können wir das Geschehen beobachten.
Beobachtung:
a): Ein Gelbrandkäfer schwimmt um die Beute herum und verbeißt sich im Stoff. Er lässt sich erst abschütteln, wenn man die Beute aus dem Wasser zieht.
b): Nach relativ kurzer Zeit bemerken ein paar Gelbrandkäfer die Larve und fressen sie an.
Auswertung: Der Geruchssinn ist offensichtlich von grundsätzlicher Bedeutung für das Aufsuchen der Beute.
3.3 Wahrnehmung der Beute mit dem Erschütterungssinn
Fragestellung: Kann der Gelbrandkäfer seine Beute nur mit dem Erschütterungssinn wahrnehmen?
Material: Aquarium mit Wasser und Kies, elektrische Zahnbürste, Borste eines Besens, Klebeband, Stroboskop.
Durchführung: Die Borste wird mit Klebeband an das Ende der Zahnbürste geklebt, diese eingeschaltet und vor das Messgerät gehalten. Danach wird die Borste in das Aquarium getaucht.
Beobachtung: Das Messgerät zeigt 33Hz an, was ungefähr den Zappelbewegungen der Beute entspricht. Als die Zahnbürste im Aquarium ist, reagieren die Käfer teilweise mit Fühlerbewegungen und Schwimmbewegungen, schwimmen aber nicht darauf zu.
Auswertung: Der Gelbrandkäfer reagiert zwar auf Erschütterungen, benutzt diesen Sinn aber nicht zum Beutefang.
Zusammenfassende Gesamtauswertung
Im Allgemeinen stimmen meine Versuchsergebnisse mit der mir zur Verfügung stehenden Literatur überein. Wahrscheinlich nutzt der Gelbrandkäfer seinen Gesichtssinn nur für das Aufsuchen des Lebensraumes und den Geruchssinn für den Beutefang. Für den Erschütterungssinn habe ich keinen Nutzen gefunden, aber ich habe vor, noch weitere Versuche in dieser Richtung zu unternehmen.
Quellenverzeichnis
- Weber, Hermann: Grundriss der Insektenkunde, Gustav Fischer Verlag Stuttgart 1966
- Zahradnik, Jiri: Käfer Mittel- und Nordwesteuropas, Paul Parey Verlag 1985
- Schmidt, Hubert: Tierkunde, Aulis Verlag Köln 1978
- Klausnitzer, Bernhard: Wunderwelt der Käfer, Spektrum Verlag Heidelberg 2002
- Wichard, Wilfried: Atlas zur Biologie der Wasserinsekten, Gustav Fischer Verlag Stuttgart 1995
- Dircksen R.: Tierkunde 2, BSV Verlag München
- Nachtigall W.: Biomechanik, Funkkolleg Biologie, Beitz Verl. Weinheim 1979
Internetadressen:
- home.t-online.de
- www.insektenbox.de
- www.hansthiele.de