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Complexity and multifunctionality of flower scents and their potential als floral filters

Subject Area Ecology and Biodiversity of Animals and Ecosystems, Organismic Interactions
Term from 2011 to 2016
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 208747027
 
Final Report Year 2018

Final Report Abstract

Düfte vermitteln Interaktionen zwischen Blüten und zahlreichen Organismen wie zum Beispiel Insekten und Bakterien. Im Rahmen des Projektes „Complexity and multifunctionality of flower scents and their potential as floral filters“ haben wir untersucht, welche Eigenschaften der Düfte für die Verhaltensantwort von Insekten verantwortlich sind, wie Blütendüfte Interaktionen in Gemeinschaften vermitteln und wie Düfte durch Bakterien verändert werden. In einer experimentellen Studie im Labor haben wir den Zusammenhang zwischen der Salienz von Düften, also deren Auffälligkeit oder Wahrnehmbarkeit durch Hummeln, und der Verhaltensantwort von Hummeln untersucht. Wir konnten zeigen, dass die Fähigkeit zum assoziativen Lernen stark durch die Salienz der Düfte gefördert wird. Somit stellt die Salienz eine universelle Eigenschaft von Düften dar, die Interaktionen mit Bestäubern und Antagonisten beeinflusst. In diesem Kontext stellte sich die Frage ob einzelne Düfte innerhalb eines Blütenduftbuketts Interaktionen vermitteln, oder ob das Bukett im Gesamten diese Funktionen erfüllt. In einer Metaanalyse haben wir daher die „phänotypische Integration“ von Duftbuketts, die von vegetativen oder reproduktiven Pflanzenorganen emittiert werden, verglichen. Die „phänotypische Integration“ ist eine Kennzahl, die die Stabilität der proportionalen Zusammensetzung von Düften misst und somit Hinweise darüber geben kann, ob einzelne Substanzen unabhängig der anderen eine wesentliche Bedeutung hat, oder ob ganze Mischungen von Bedeutung sind. Wir konnten feststellen, dass Blütenduftbuketts weniger integriert sind als Duftbuketts, die von vegetativen Organen emittiert werden, was darauf hindeutet, dass einzelne Blütendüfte alleine wesentliche Funktionen ausüben. Diese Erkenntnisse werden durch experimentelle Arbeiten gestützt in denen wir zeigen konnten, dass die Manipulation von Blütendüften das Verhalten von einzelnen Insektenarten und von ganzen Insektengemeinschaften verändert. Zunächst haben wir Blütenextrakte, die die Blütendüfte einer Art beinhalten, zwischen Blüten ausgetauscht, um den arteigenen Duft durch einen artfremden Duft zu überdecken. Diese experimentelle Änderung der Blütenduftbuketts führte zu stark geänderten Blüten-Besucher-Netzwerke. Chemische Analysen konnten zeigen, dass vor Allem einige Duftstoffe auf die jeweils andere Art übertragen wurden, was ebenfalls für die Bedeutung dieser einzelnen Substanzen für das Verhalten bestätigt. In einem weiteren Experiment haben wir die Terpensynthese der Schafsgarbe (Achillea millefolium) biochemisch inhibiert. Diese Veränderung der Düfte bewirkte ebenfalls eine Verhaltensänderung bei Fliegen und Hummeln, was stark auf die Multifunktionalität der Blütendüfte hindeutet. Einen weiteren Hinweis darauf, dass Blütendüfte hauptsächlich eine Anpassung an Interaktionspartner sind und nicht von abiotischen Faktoren beeinflusst werden hat eine Studie in den österreichischen Alpen geliefert. Hier haben wir die Blütendüfte von zahlreichen Pflanzenarten entlang eines Höhengradienten gemessen und konnten feststellen, dass die Zusammensetzung von Blütendüften in Gemeinschaften nicht von dem Höhengradient beeinflusst wird. Im Gegensatz dazu verändern sich vegetative Merkmale stark entlang des gleichen Gradienten. Abschließend konnten wir noch zeigen, dass Blütendüfte durch die Anwesenheit von Bakterien verändert werden und somit erstmals die Variabilität von Blütendüften durch Mikroorganismen erklären konnten. Die hier besprochenen Studien haben entscheidend zu dem Verständnis von der Wirkungsweise von Blütendüften beigetragen und die bestehende Literatur durch innovative Beiträge bereichert.

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