Sonnentaufallen funktionieren auch im Wasser

[Siggi_Hartmeyer]

Unsere Versuche mit untergetauchten D. capensis zeigen, dass Sonnentaufallen auch unter Wasser funktionieren. Allerdings wird der klebrige Fangschleim schnell abgewaschen, daher hakten wir die Beine der toten Fliegen (die mit einer Pinzette leicht zerdrückt wurden, damit auch etwas Körperflüssigkeit austritt) in die nicht mehr klebrigen Tentakelstiele. Interessanterweise funktionieren die Blätter auch unter Wasser und rollen die Beute ein. Sie öffnen sich jedoch bereits nach 2-4 Tagen wieder, da eine gewisse Menge Nährstoffe in das umgebende Wasser verloren ging. Es verblieben jedoch (ohne Strömung in stehendem Wasser) offensichtlich genug, um die Blattbewegung auszulösen. Wir hatten das erwartet, da überschwemmte Sonnentau in ihrem sumpfigen Lebensraum keine Seltenheit sind, fanden aber keine Publikation dazu, die unseren Verdacht bestätigte. Hier sind die Fotos (Zeitanzeige links oben):

Edited November 14, 2015 by Siggi_Hartmeyer

[Kevin G.]

Hallo Siggi,

 

Sehr interessant. Wie lange standen die D. capensis bereits im Wasser?

 

Gruß

Kevin

[Stefan]

Hallo,

 

 

da eine gewisse Menge Nährstoffe in das umgebende Wasser verloren ging.

 

Wie sollen die denn durch die Chitinschicht durchkommen? Halte ich für sehr gewagt diese Aussage!

 

Viele Grüße

 

Stefan

[Feldenberg]

Stefan, Siggi hat oben geschrieben, dass er die Fliegen etwas zerdrückt hat, um die Erkennung und Verdauung anzuregen. Dadurch dürfte Körperflüssigkeit (Hämolymphe) der Fliege schon ins Wasser übergetreten sein. Allerdings bin ich unsicher, ob "2 bis 4 Tage" wirklich eine so viel kürzere Verdauungszeit gegenüber der Luftsituation darstellen. Ich hab bei meinen Capensis da noch nicht aufgepasst, würde aber auch so auf ca. 3-4 Tage Verdauung tippen, wenn es um Fliegen dieser Größe geht.

 

Schöner Versuch und interessanter Befund. Ich hätte das nicht gedacht, da ja die Klebtropen auf Wasserbasis sind und eben die Signalweitergabe nicht gut funktionieren dürfte.

 

Weil: Wenn das tatsächlich so gut funktioniert, müssten wir uns evolutionsbiologisch schon ernsthaft fragen, warum es keine 'Unterwasser-Klebfallen' bzw. permanent submers lebende Drosera gibt!?? Zeit und Gelegenheit zum evolutiven "ins Wasser gehen" hätten sie bei ihrer Lebensweise ja hinreichend gehabt!

 

liebe Grüße

Feldi

Edited November 13, 2015 by Feldenberg

[Christian Carle]

Nun, ich denke, gerade weil der Fangschleim polar/wasserlöslich ist, funktioniert es auch unter Wasser.

Aber voll funktionstüchtige "Unterwasser-Klebefallen" scheiden dann eben aus genau diesem Grund wohl aus, denn das Wasser würde den Kleber ja immer wieder auflösen und wegwaschen. Die Pflanze käme mit der Schleimproduktion wohl kaum hinterher.

 

Und ein Chitinpanzer ist ja auch keine hermitisch dichte Schicht. Da gibt es immer irgendwo "Schwachstellen" und sogar Öffnungen, die Tracheen zum Beispiel.

 

Ich hatte lange keinen Capensis mehr in meiner Sammlung, meine aber, dass eine Fliege dieses Kalibers schon mehr als 4 Tage benötigt, um verdaut zu werden. Möglich, dass das unter Wasser schneller geht, weil zum einen Nährstoffe im Wasser gelöst werden, zum anderen aber auch der Verdauungsschleim, was sich dann wiederum als ineffizient für die Pflanze erweisen könnte.

Wäre interessant zu erfahren, ob die Chitinhülle danach tatsächlich leer war.

 

So interessant ich Siggis Erkenntnisse auch fand, hab ich mich gefragt, was das nun aussagen könnte, bzw. welche Schlüsse sich daraus ziehen lassen könnten.

Als der Hinweis auf die Schnelltentakel kam (auf Facebook), erschien es mir plötzlich als vollkommen logisch!

Zumal flachrosettige oder Jungpflanzen häufiger unter Wasser sein sollten als beispielhaft eine ausgewachsene Dr. capensis.

[Benedikt Schmitt]

Nun, ich denke, gerade weil der Fangschleim polar/wasserlöslich ist, funktioniert es auch unter Wasser.

Aber voll funktionstüchtige "Unterwasser-Klebefallen" scheiden dann eben aus genau diesem Grund wohl aus, denn das Wasser würde den Kleber ja immer wieder auflösen und wegwaschen. Die Pflanze käme mit der Schleimproduktion wohl kaum hinterher.

 

[...]

 

Es ist ja wohl auch irgendwie so das der Sonnentau seine Opfer anlockt indem er Tau imitiert, also wollen durstige Insekten da nen Schluck nehmen, welche Tiere unter Wasser sollten sich von "Trinken" anlocken lassen? Als ob die Durst haben...  :hug:

 

Also noch ein Grund warum es wohl keinen submersen Sonnentau gibt :dntknw:

[Christian Carle]

Wohl auch ein Grund.

Das ist so offensichtlich logisch und simplifiziert, dass man da erst mal drauf kommen muss :yes: :lolu:

Edited November 13, 2015 by Christian Carle

[Tillmann]

Ich habe noch nie von D.capensis gehört, die unter Wasser standen. Daher würde mich eher interessieren, wie es sich bei Arten verhält, bei denen das alltäglich ist unter Wasser zu stehen, wie D.rotundifolia, und ob sie daher schon extra Strategien dafür entwickelt haben. :-)

Grüße

Tillmann

[partisanengärtner]

Wenn man sieht wie im Wasser kleine Muschelkrebse, Hüpferlinge, Wasserflöhe und auch kleine Wasserkäfer und Mückenlarven alles abgrasen und überall rumrudern brauchen die kein Lockmittel bei diesen Populationsdichten, wobei der Zuckergehalt vieleicht auch noch zusätzlich attraktiv ist. Aber sicher brauchen sie ein Mittel um die eventuelle Beute festzuhalten.

 

Da kann glibbriger Schleim schon ein Mittel sein so einen aktiven Hüpferling müde pumpen zu lassen um ihn dann zu verdauen.

 

Das Beispiel mit der Fliege ist also etwas irreführend. S.psittacina lockt die Kaulquappen auch kaum besonders an, da reicht die Reuse und die stetig alles nach Algenaufwuchs absuchenden Quappen landen in der Falle als dicke Beute.

Edited November 14, 2015 by partisanengärtner

[Guest]

Ich habe noch nie von D.capensis gehört, die unter Wasser standen.

Grüße

Tillmann

 

Aber deshalb muß es doch nicht heißen, dass es das nicht geben kann, oder ?

 

Gruss

Peter

[Nicky Westphal]

Hallo Siggi,

 

interessante Beobachtung. Da die Blattbewegung bei den Drosera weniger durch einen Bewegungsreiz aber eher durch eine Reaktion der Tentaln auf Proteine hervorgerufen wird, dürfte das bei so ziemlich allen Drosera so sein. Bei einem Erfogten Anreiz dürfte es wohl zu einer erhöhten Schleimproduktion und auch vieleicht sogar zu einer stärkeren Blattbewegung (um die Beute abzuschließen) kommen, um die Beute zu verdauen. Natürlich sind Fänge unter Wasser für die Pflanzen ohne, bzw. mit verdünnten Fangschleim eher wenig effektiv, da sich da nur totes "Strandgut" in den Tentaklen verfangen würde.

Das eine Drosera unter Wasser eine gewisse Zeit genug Nahrung bekommen würde, dürfte eher unproblematisch sein. Es gibt genügend Kleinstlebewesen im Wasser, die sich dann um abgestorbene Blätter tummeln würden,  die auch bei verdünntem Fangschleim kleben bleiben und verdaut werden könnten. Ich denke eher, das ein dauerhafter, kompletter Luftabschluss für die Pflanzen kritisch werden würde. Zeitweise Überflutungen überstehen Drosera eher unbeschadet, das seh ich oft bei meinen Saaten, die auch mal ein paar Tage landunter sind.

 

Grüße Nicky

[partisanengärtner]

Wenn es nicht zu viel feines organisches Material gibt und vor allem das Wasser leicht fließt sollten anaerobe Zustände im Substrat kaum auftreten. Der Stickstoffgehalt ist ja auch eher niedrig.

[Siggi_Hartmeyer]

Die Blattbewegung wird höchstwahrscheinlich durch das Kochsalz (NaCl) in der Hämolymphe der Beute ausgelöst. Die Vorfahren der Sonnentaugewächse (Droseraceae) besaßen nach heutigem Stand ja Drüsen, um überschüssiges Salz, etwa in Meeresnähe, über die Blätter auszuscheiden. Bereits in den frühen 1970er Jahren bewies der "Veteran der funktionsmorphologischen Untersuchungen der Droseraceae", Prof. Stephen Williams (USA), eine sehr starke Reaktion auf Kochsalz und Ammonium (NH₄⁺). Letzteres ist ein Abbauprodukt der wesentlich größeren Proteinmoleküle. Tatsächlich wird der - im Unterschied zu Roridula - polare Schleim der Sonnentau unter Wasser nicht nur abgewaschen, sondern geht auch ständig weiter in Lösung. Das Befestigen der Fliegen gelang nur durch Einhaken der Beine in die leimlosen Tentakel. Für den aktiven Fang von Beute wird der Leim nach einigen Minuten zumindest für größere Beute wirkungslos. Die reinen Leimfallen von D. capensis sind offensichtlich nicht für den Beutefang im Wasser ausgelegt.

 

Nochmal zusammengefasst zeigt unser Experiment mit untergetauchten D. capensis:

 

A) Droserafallen bewegen sich auch untergetaucht, respektive halten eingerollte Beute fest, solange chemische Reize durch diese vorhanden sind. Natürlich funktioniert das bei einer nennenswerten Strömung nicht. Stehende Gewässer sind aber in Sümpfen durchaus häufig.

 

Obwohl der Bewegungsmechanismus im Wasser funktioniert, sind reine Leimfallen wie D. capensis auf Fluginsekten optimiert, können also unter Wasser aktiv keine größere Beute fangen. Die langen, seitlich offenen Fangblätter der Art sind schlicht nicht dafür ausgelegt.

 

Fragen wir uns mal welche Sonnentau am stärksten durch starken Regen und Überschwemmungen betroffen sind: Ganz klar Keimlinge und kleine Bodenrosetten. Was haben die mit ganz wenigen Ausnahmen alle gemeinsam? Von Beginn an leimfreie, meist stark verlängerte und mitunter sehr flotte Randtentakel. Eine D. burmannii klemmt damit Beute wie Ameisen, ohne überhaupt Leim zu benötigen, regelrecht fest und drückt sie auch noch auf die Verdauungsdrüsen der Blattoberfläche. Es stellt sich wirklich die Frage, ob diese Schnelltentakel eine Anpassung an Starkregen und Überschwemmungen sein könnten, die dann in einigen Fällen (D. glanduligera, D. pygmaea, D. occidentalis, etc.) zu blitzschnellen Katapulten weiterentwickelt wurden.

 

Anmerkung: Ausgewachsene D. rotundifolia zeigen einen sogenannten Dimorphismus (zwei unterschiedliche Formen) ihrer Randtentakel. Zeitweise besitzen diese nur Leim produzierende Köpfe, mitunter aber auch stattdessen typische Schnelltentakel. Bisher kann niemand sagen, wann genau die auftreten, respektive unter welchen Bedingungen. Es wäre doch ein schönes weiteres Experiment zu schauen, ob die beim Rundblättrigen Sonnentau eher auftreten wenn die Umgebung sehr nass ist, oder nicht, oder ob das Wurscht ist? Es kann natürlich eine Sommersaison dauern, bis das klar wird ... 

 

 

[Martin Reiner]

Fragen wir uns mal welche Sonnentau am stärksten durch starken Regen und Überschwemmungen betroffen sind: Ganz klar Keimlinge und kleine Bodenrosetten. Was haben die mit ganz wenigen Ausnahmen alle gemeinsam? Von Beginn an leimfreie, meist stark verlängerte und mitunter sehr flotte Randtentakel.

Gegenbeispiel: Drosera schizandra?

Aber die scheint ja auch eher ein Opfer der Evolution zu werden...

[Siggi_Hartmeyer]

 

 

Gegenbeispiel: Drosera schizandra?

 

Bereits Seine & Barthlott publizierten 1993 REM-Aufnahmen von D. prolifera, die Remineszenzen von Schnelltentakeln am Rand zeigen. Diese produzieren (in unserem Gewächshaus beobachtet) wieder Fangschleim, die Tentakelköpfe sind aber noch bilateral symmetrisch geformt. Bei D. adelae sind die Randtentakel um die Blattspitze schleimig, aber noch recht flott. Aber richtig, die Queensland-Sisters haben die Schnelltentakel tatsächlich weitgehend zurückgebildet. Der Grund dürfte ein Strategiewechsel sein, wohl aufgrund einer Anpassung an die Regenwaldbedingungen. Statt auf kleine schnelle Fallen zu setzen die Beute festzuklemmen, vergrößerten sie die Blätter, um mittels einer großen Klebefläche mehr Beute zu machen. D. schizandra macht das in Queensland am stärksten, kann aber in der Fangstrategie durchaus mit D. erythrorhiza, D. magna, etc. verglichen werden.

 

D. erythrorhiza wurde auf ihre Beute hin untersucht (Verbeek, N.A.M., and Boasson, R.,1993) und es fanden sich zu 86% Springschwänze, die bei ihren Sprüngen offensichtlich häufig genug - durch Pech - auf den großen Blättern landen, um Hauptnahrungsquelle zu sein. Die treten oft massenhaft auf. Im gleichen Raum fangen aber auch D. glanduligera und diverse Zwergsonnentau Springschwänze. Es gibt also mindestens zwei unterschiedliche Strategien, um an die weltweit verbreitete Proteinquelle Collembola heranzukommen. Deshalb sehe ich D. schizandra aber nicht als "Opfer der Evolution". Ich habe die Pflanzen am Standort besucht und die sahen super aus, keineswegs irgendwie degeneriert. Die Knollendrosera etwa setzen am Boden auf Fläche und viel Leim, oder sie wachsen in die Höhe, respektive kriechen halbhoch, um Fluginsekten zu fangen, für die Leim natürlich das Effektivste ist.

 

Besonders eindrücklich sieht man das bei D. cistiflora, die ihre Fangstrategie innerhalb etwa einer Woche ihrer Wuchsform anpasst. Sämlinge und die Blätter der Bodenrosette besitzen Schnelltentakel, sobald jedoch das Höhenwachstum einsetzt, verschwinden die innerhalb von 1-2 Blattgenerationen.

[David M.]

Hochinteressant! Zumal wenn man sieht, wie oft z.B. Drosera intermedia unter Wasser steht. Aber ich frage mich, wie unter Wasser verdaut werden soll?

 

Gruß,

David

Edited November 18, 2015 by David M.

[Marcus]

Wahnsinnig interessant! Vielen dank für den Beitrag.

An Drosera intermedia hatte ich auch gedacht — aber da ist mir David zuvorgekommen! :-)

Edited November 30, 2015 by Marcus

[Siggi_Hartmeyer]

Mit D. capensis als Versuchspflanze herauszufinden, ob Droserafallen überhaupt unter Wasser funktionieren, war ein wichtiger Beweis, allerdings nur einer in einer ganzen Reihe von Experimenten, die wir in unserem, gestern offiziell erschienenen Artikel  im Carnivorous Plant Newsletter (CPN, Dezember 2015) schildern und auswerten. Jetzt sind die frisch gedruckten Hefte verschickt und alle ICPS-Mitglieder, die sich für katapultierende Sonnentautentakel und generell für die Evolution der Droseraceae interessieren, können sich auf einen überraschenden Bericht von Irmgard und mir freuen:

 

"Several pygmy Sundew species possess catapult-flypaper traps with repetitive function, indicating a possible evolutionary change into aquatic snap traps similar to Aldrovanda"

(Einige Zwergsonnentau besitzen Katapult-Leimfallen mit Mehrfachfunktion, die auf eine mögliche evolutionäre Entwicklung zu Unterwasser-Klappfallen, ähnlich wie Aldrovanda hindeuten)   

 

Für ICPS-Mitglieder ist er auch bereits online einsehbar: Carnivorous Plant Newsletter, volume 44, number 4, December 2015 is available for download as a PDF for ICPS members on the ICPS web site: icps.clubexpress.com/.

 

Besonders gefreut hat uns dabei die Unterstützung des Peer-Reviewers (fachliche Bewertung des Artikels durch Experten) Prof. Stephen Williams (einer der Pioniere der Droseraceae-Forschung aus den USA), der bei seiner Expertise ausdrücklich auf die bei solchen Peer-Reviews übliche Anonymität verzichtet hat und unsere Ergebnisse mit hilfreichen Hinweisen unterstützte. Bereits Ende Mai hatten wir dazu unser Video "Katapulte im Zwergenland" auf YouTube gestellt, wo es für die Peer-Reviewer und Redakteure des CPN als Beweismaterial diente, allerdings ohne den eigentlichen Zweck und den Clou unserer seit Ende 2014 laufenden Untersuchungen zu verraten.

 

Wenn oben darauf hingewiesen wurde, dass es keine "submersen Drosera" gibt, ist das schon richtig, da natürlich einfache Leimfallen (wie D. capensis) unter Wasser tatsächlich nicht kleben. Allerdings können die bei einigen Arten vorhandenen ausgeprägten leimfreien Katapulte auch untergetaucht Beute sehr wohl festhalten und es gibt eben doch eine submerse Droseraceae: Aldrovanda. Von der gab es ursprünglich rund 20 (bisher meist als Pollen/Samen gefundene) verschiedene Arten, die leider bis auf eine inzwischen ausgestorben sind. Es gibt da in den hydraulischen Funktionen der Wasserfalle und der Katapulte mit Mehrfachfunktion tatsächlich erstaunliche Übereinstimmungen. Auch die existierenden genetischen Untersuchungen (Kladogramme) widersprechen einer solchen Entwicklung bei genauer Betrachtung weniger als ursprünglich gedacht ...

 

Es war tatsächlich eines unserer spannendsten Projekte der letzten Jahre. Wenn die Hefte der diesjährigen 4. Ausgabe des CPN eingetroffen sind, ist die Diskussion dazu sicher einen eigenen Thread wert.

 

Edited December 2, 2015 by Siggi_Hartmeyer

[Feldenberg]

Hallo Siggi,

 

grandioses Video und superspannender Inhalt!! Ich bin sehr begeistert und freue mich, dass ich soeben mal wieder eine Ladung Brutschuppen diverser Arten ausgelegt habe. Das werde ich dann im Sommer gleich mal ausprobieren. Welche Zwerge-Arten könntest Du denn als besonders bewegungsfreundlich empfehlen? Eher D. pulchella als scorpioides?

 

viele Grüße

Feldi

[Siggi_Hartmeyer]

Hallo Feldi,

 

da gibt es eine eindeutige Faustregel für alle Zwergdrosera mit Schnelltentakeln (D. scorpioides hat nur Leimtentakel, die sich allerdings auch am Rand im Bereich mehrerer Sekunden bewegen können): Je kleiner desto schneller! Da die Katapulte hydraulisch angetrieben werden, ist die Zellsaftverschiebung (Turgor) je effektiver, desto kleiner die bewegliche Struktur ist. Da sind mit Sicherheit noch mehr übersehene Katapult-Leimfallen unter den kleinen, mit Pygmaea und Occidentalis nah verwandten Rosetten, die wir jedoch bei unseren Experimenten nicht zur Verfügung hatten. Weitere Versuche dazu sind ausdrücklich erwünscht und ich würde mich über zusätzliche Publikationen freuen. Da Lowrie die Katapult-Leimfallen und überhaupt dieTentakelbewegungen - im Gegensatz zu Anderen - für völlig unbedeutend hält und wider besseren Wissens im Magnum Opus Text (bis auf eine, dank fehlendem Zitat etwas plagiatverdächtige Bildunterschrift zu D. glanduligera = ... tentacles "snap") völlig ignoriert, ist eine Suche nach Angaben zu den Schnelltentakeln der Zwergsonnentau in den Büchern zwecklos.