Luftverschmutzung stört soziale Stabilität in Ameisenkolonien

Eine neue Studie des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie belegt, dass Luftverschmutzung die soziale Ordnung von Ameisenstaaten bedroht. Kehren Tiere aus ozonbelasteten Gebieten zurück, werden sie oft von den eigenen Nestgenossinnen attackiert. Der Grund hierfür ist eine chemische Veränderung: Ozon zerstört gezielt die Kohlenstoff-Doppelbindungen in den Alkenen der Ameisen, welche einen kleinen, aber essenziellen Teil des Duftprofils ausmachen. In Experimenten mit sechs Ameisenarten führte diese verfälschte soziale Identität bei fünf Arten dazu, dass heimkehrende Individuen nicht mehr erkannt und als Feinde eingestuft wurden.

Markus Knaden und seine Arbeitsgruppe „Geruchsgesteuertes Verhalten“ stützten ihre Untersuchung auf frühere Erkenntnisse an Fruchtfliegen. Dort hatte Ozon bereits Sexualpheromone so stark verändert, dass Männchen das Geschlecht ihrer Artgenossen nicht mehr unterscheiden konnten und sogar Artgrenzen verschwammen, was zur Entstehung unfruchtbarer Hybriden führte. Da auch das Zusammenleben sozialer Insekten wie Ameisen maßgeblich auf chemischen Signalen basiert, zeigt diese Forschung ein dramatisches Beispiel dafür, wie menschliche Umweltverschmutzung komplexe Systeme in der Natur stören kann.

Die Erkennung von Nestgenossinnen: Ein „Handschlag“ aus Molekülen

Die Identifikation innerhalb einer Ameisenkolonie beruht auf einer spezifischen Mischung aus Kohlenwasserstoffen. Während die stabilen Alkane den Hauptteil bilden, sind die oxidationsempfindlichen Alkene trotz ihrer geringen Menge entscheidend für die koloniespezifische Signatur. Ameisen erlernen diesen Duft nach dem Schlüpfen und nutzen ihn als Referenz für alle künftigen Begegnungen: Stimmt das Profil eines Gegenübers nicht mit dem erlernten Muster überein, folgen Aggressionen statt Akzeptanz. „Wir wollten wissen, ob erhöhte Ozonkonzentrationen eine Veränderung des Duftprofils und damit Aggressionen gegenüber Ameisen hervorrufen würden. Die entscheidende Frage für uns war: Kann die ausbalancierte Sozialstruktur von Ameisenkolonien durch Luftverschmutzung aus dem Gleichgewicht gebracht werden?“, sagt Erstautor Nan-Ji Jiang.

Ozonbelastete Nestgenossinnen werden wie fremde Eindringlinge angegriffen

In ihren Experimenten setzten die Forschenden sechs Ameisenarten einer Ozonkonzentration von 100 ppb aus – ein Wert, der in belasteten Regionen im Sommer durchaus üblich ist. Nach nur 20 Minuten Exposition kehrten die Tiere in ihre Kolonien zurück, wo sie bei fünf der Arten mit Drohungen und Aggressionen durch ihre eigenen Nestgenossinnen empfangen wurden. Um die chemischen Ursachen zu klären, nutzte das Team präzise Analysetechniken. „Uns interessierte, ob dies tatsächlich mit einer veränderten Menge an Alkenen auf der Körperoberfläche der Ameisen einhergeht. Dies war schwierig zu messen, da auch bei unbelasteten Ameisen die Menge an Alkenen extrem niedrig ist. Mit thermodesorbierender Gaschromatographie konnten wir jedoch die Menge dieser Verbindungen sogar an einzelnen Ameisen messen,“ erläutert Markus Knaden.

Alkene: Winzige Bausteine mit fataler Wirkung

Obwohl die stabilen Alkane den Großteil der Duftmischung einer Kolonie ausmachen und gegenüber Ozon resistent sind, spielen die empfindlicheren Alkene eine Schlüsselrolle für die soziale Identität. „Wir hatten damit gerechnet, dass die Ozonexposition die Erkennung von Nestgenossinnen beeinflusst, da uns bekannt war, dass Ameisen zumindest geringe Mengen leicht abbaubarer Alkene auf ihrer Außenhaut tragen. Die dramatische Verhaltensänderung nach Ozonbelastung hat uns jedoch überrascht. Offenbar sind Alkene trotz ihrer geringen Menge äußerst wichtig für den spezifischen Duft der Kolonie,“ sagt Markus Knaden. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass bereits der Verlust dieses Bruchteils im Duftprofil ausreicht, um das Erkennungssystem der Insekten komplett zu destabilisieren.

Klonale Räuberameisen vernachlässigen die Brutpflege nach Ozonbelastung

Bei der klonalen Räuberameise Ooceraea biroi blieben Aggressionen nach Ozonbelastung aus, was vermutlich an ihrer besonderen Biologie liegt: Sie vermehrt sich klonal ohne Königin und weist generell ein geringes Aggressionsniveau auf. In Kooperation mit Yuko Ulrichs Lise-Meitner-Forschungsgruppe wurden daher andere Schäden untersucht. Verhaltensanalysen zeigten, dass erwachsene Ameisen in ozonbelasteten Kolonien die Brutpflege vernachlässigten und größeren Abstand zu den Larven hielten, was zu einer hohen Larvensterblichkeit führte. Da Ozon als direkte Todesursache ausgeschlossen wurde, vermuten die Forschenden, dass eine gestörte chemische Kommunikation zwischen Adulten und Larven die Ursache für diese Vernachlässigung ist.

Umweltgifte bedrohen die soziale Struktur vieler Insektenarten

Die Studie rückt Luftschadstoffe als potenzielle Mitverursacher des globalen Insektensterbens in den Fokus, das bislang primär Pestiziden und Habitatverlust zugeschrieben wurde. Da Ameisen mit ihrer gewaltigen Biomasse zentrale Ökosystemleistungen wie Samenausbreitung und Schädlingskontrolle erbringen, wiegt ihre Gefährdung schwer. Auch andere soziale Insekten wie Bienen könnten durch erhöhte Schadstoffwerte in ihrer Bestäubungsleistung ähnlich beeinträchtigt werden. „Oxidierende Schadstoffe wie Ozon und Stickoxide werden oft wegen ihrer schädlichen Auswirkungen auf den Menschen thematisiert. Wir sollten uns jedoch auch darüber bewusst sein, dass diese vom Menschen verursachten Schadstoffe auch unsere Ökosysteme erheblich schädigen können“, warnt Bill Hansson.

Quelle

Max-Planck-Institut für chemische Ökologie (02/2026)