Wie eine Venusfliegenfalle zuschnappen weiß


Nur wenige Pflanzen regen unsere Vorstellungskraft so an wie die jenseitige Venusfliegenfalle. Seine Schnappfallen-Blätter klemmen kleine Insekten in nur einer Zehntelsekunde fest. Das ist ein unerwartetes Verhalten bei den uns bekannten faulen Pflanzen! Auch heute noch lernen Wissenschaftler immer wieder Neues über diese rätselhaften Pflanzen, zum Beispiel wie sie wissen, wann sie zuschnappen müssen.

Wie schließt sich eine Venusfliegenfalle?

Ein Blatt einer Venusfliegenfalle hat zwei Lappen, die an einem Scharnier an seinem Stiel verbunden sind. Jeder Lappen sondert Nektar ab, um Insekten anzulocken. Und jeder Lappen ist mit Flimmerhärchen gesäumt, die später einer unglücklichen Beute wie Gefängnisgitter erscheinen.


Die Lappen selbst sind nach außen gebogen und gestreckt, wie eine Muschel. Jeder Innenlappen hat drei Sinneshaare. Wenn etwas gegen diese Haare stößt – sei es ein Regentropfen, Trümmer im Wind oder ein Besuchsinsekt – wird dieser mechanische Reiz in den Zellen am Haaransatz in elektrische Signale umgewandelt. Diese elektrischen Signale breiten sich dann über das Blatt aus.

Zwei Bilder; links, Sinneshaare in den inneren Lappen der offenen Venusfliegenfalle; rechts, geschlossene Lappen mit gefangenem Insekt.

Das Bild links zeigt die Sinneshärchen an den Blattlappen eines Venusfliegenfallenblattes. Diese Sinneshaare warnen die Pflanze auf potenzielle Beutetiere. Bild überNationales Institut für Grundlagenbiologie.

Ein Insekt, das auf einem Lappen kriecht, wird höchstwahrscheinlich mehrmals gegen die Sinneshaare stoßen. Aber alles, was es braucht, sind zwei Stöße innerhalb von 30 Sekunden, damit sich die Lappen schließen und die Beute einsperren.

Wie verfolgt die Venusfliegenfalle also das Zeitintervall zwischen diesen Unebenheiten? Wissenschaftler hatten lange vermutet, dass irgendwie Calciumionen beteiligt waren.




Dies wurde im Oktober 2020 endgültig bestätigt, als Forscher des National Institute of Basic Biology in Okazaki, Japan, alernenin dempeer-reviewedTagebuchNatur PflanzenDies zeigte, dass Veränderungen der Kalziumkonzentration in den Blattzellen der Pflanze halfen, die Zeit zu halten.

Die Forscher taten dies, indem sie Venusfliegenfallen genetisch so modifizierten, dass sie grüne Fluoreszenz aussendeten, wenn Kalziumionen in den Blattzellen vorhanden waren. Bei der ersten Stimulation von Sinneshaaren konnten die Wissenschaftler die erhöhte Konzentration an Kalziumionen direkt als grünes Leuchten beobachten. Diese Konzentration würde allmählich sinken. Dann erhöhte ein zweiter Reiz die Calciumkonzentration wieder. Wenn ein bestimmter Schwellenwert in der Calciumkonzentration erreicht wurde, schnappte die Falle zu. Diese Schwelle konnte jedoch nur erreicht werden, wenn die beiden Reize innerhalb von 30 Sekunden auftraten.

Nadelstich in einer offenen Venusfliegenfalle, die sich darauf schließt.

Dieser Videoclip zeigt eine grüne Fluoreszenz, die das Blatt der Venusfliegenfalle aufleuchtet, wenn ein Sensorhaar auf seinem Lappen durch eine Nadel stimuliert wird. Video überNationales Institut für Grundlagenbiologie.

Aber die Zwei-Beulen-innerhalb von 30-Sekunden-Regel gilt nicht immer. Wissenschaftler der Universität Zürich in der Schweizzeigtedass selbst sich langsam bewegende Tiere wie Insektenlarven und Schnecken in die Fänge der Venusfliegenfalle geraten können.


Mit präzisen Mikrorobotern und sehr empfindlichen Sensoren untersuchten sie die Kraft und die Dauer der Kraft auf Sinneshaare, die erforderlich war, um das Schließen einer Falle auszulösen. Diese Daten wurden verwendet, um ein mathematisches Modell zu erstellen, wie die Pflanze auf Reize von Beutetieren unterschiedlicher Größe reagiert. Ihr Modell zeigte ein Szenario – das sie später experimentell überprüfen konnten –, bei dem eine einzige langsame Berührung die beiden elektrischen Signale erzeugen konnte, die zum Schließen der Falle erforderlich waren. Schnecken und Raupen landen also genauso häufig als Nahrung wie sich schnell bewegende Ameisen und Fliegen.

Kleiner Mechanismus, der in der Venusfliegenfalle auf der Spur rollt, mit Grafiken unter dem animierten Bild.

In diesem Videoclip wird mit einem kleinen Roboter eine hochpräzise Kraft auf ein Sensorhaar einer Venusfliegenfalle ausgeübt. Mikroskopkameras erfassen die Position der Nadel und die Reaktion des Blattes auf die mechanischen Reize. Video über Jan T. Burri /ETH Zurich.

Was passiert, wenn ein Insekt gefangen wird?

Sobald ein Insekt gefangen wurde, schließt sich die Falle nicht vollständig. Wenn das Insekt klein genug ist, kann es trotzdem herauskriechen. Auf diese Weise stellt die Pflanze sicher, dass ihre Beute groß genug ist, um die Mühe für die nächste Stufe, die Verdauung, wert zu sein. Wenn der kämpfende Käfer also groß genug ist, schließt sich das Blatt noch fester um ihn und beginnt, Verdauungsflüssigkeiten freizusetzen, um die Beute zur Aufnahme zu zersetzen. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, schauen Sie sich dieses wundervolle anArtikelvon Wissenschaftsautor Ed Yong inDer Atlantik. Es gibt auch ein schönesÜberblickvon Venusfliegenfallen und wie man sie anbaut, auf der Website der Botanical Society of America.

Venusfliegenfalle mit geschlossenen Blättern. Ein Insekt ist als Silhouette in einem sichtbar. Ein verwelktes Blatt.

Eine Venusfliegenfallenpflanze mit mehreren geschlossenen Blättern. Nachdem ein Blatt mehrmals zum Beutefang verwendet wurde, stirbt es ab. Bild über Shireen Gonzaga/Flickr.


Dionaea muscipula, die Venusfliegenfalle, ist eine seltene Pflanze in freier Wildbahn, die nur in den Küstenmooren von North Carolina und South Carolina vorkommt. Sie sind immer schwerer zu finden und wurden für die Aufnahme als gefährdete Art vorgeschlagen. Das größte Problem, mit dem sie konfrontiert sind, ist der Verlust von Lebensräumen, nicht nur durch die Entwicklung, sondern auch durch das Fehlen von Waldbränden, die sie benötigen, um konkurrierende Pflanzen zu beseitigen. Wilderei ist auch ein Hauptgrund für ihren Rückgang in freier Wildbahn. Wenn Sie eine Venusfliegenfalle züchten möchten, sind sie in seriösen Gärtnereien leicht erhältlich.

Ein Topf mit Venusfliegenfallenpflanzen. Die stacheligen Lappen sind grün mit einer roten Innenfläche.

Venusfliegenfalle in einem Topf imGärtnerei für fleischfressende Pflanzenin Maryland. Bild über Shireen Gonzaga /Flickr.

Warum jagen Venusfliegenfallen kleine Insekten und Spinnen?

Wie bei anderen fleischfressenden Pflanzen führte die Entwicklung der Venusfliegenfallen in nährstoffarmen Lebensräumen zu einer einzigartigen Anpassung: Lebende Tiere zu fangen, um zusätzliche Nahrung zu erhalten. Einige andere fleischfressende Pflanzen haben Bewegungen entwickelt, um Lebendfutter zu fangen, wie dieWasserrad. Aber keiner von ihnen hat den dramatischen Fangeffekt der Venusfliegenfalle, die Audrey II, den Star von 'Little Shop of Horrors', inspirierte.

Fazit: Venusfliegenfallen haben kleine Sinneshaare in ihren Blattlappen, die sie auf potenzielle Beute aufmerksam machen, was dazu führt, dass die Schnappfallenlappen kleine Insekten und Spinnen dramatisch bekämpfen.

Quelle: Calciumdynamik während des Fallenschlusses, visualisiert in einer transgenen Venusfliegenfalle

Quelle: Eine einzige Berührung kann eine ausreichende mechanische Stimulation bieten, um das Schließen der Venusfliegenfalle auszulösen

Via National Institute for Basic Biology

Über die Universität Zürich