Stefanie Jacob, geb. Reichmann
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Populationsdynamik und -regulation eines Ökosystemingenieurs –
die Kriegertermite Macrotermes bellicosus in Benin
Insekten gelten mit weit über einer Million bekannter Arten als artenreichste Tiergruppe dieser Erde. Fossile Belege über ihre Existenz reichen etwa 350 Millionen Jahre zurück, die ältesten Nachweise stammen aus dem frühen Karbon. Innerhalb der Insekten kann der Ursprung der Termiten (Isoptera) anhand von Fossilien über 130 Millionen Jahre bis ins Jura zurückverfolgt werden. Es sind derzeit etwa 2.290 verschiedene Arten in 258 Gattungen (Korb 1997, Myles and Nutting 1988) bekannt, die vor allem in Afrika, Australien und Amerika, aber auch in den meisten anderen Ländern mit subtropischen bis tropischen Klima vorkommen und sich bis in mediterrane Gebiete ausgebreitet haben. Termiten leben sozial und bilden Staaten, stehen jedoch verwandtschaftlich den Schaben und Fangheuschrecken näher als den staatenbildenden Hautflüglern (Ameisen, Bienen und Wespen). Die Morphologie der Tiere unterscheidet sich sowohl innerhalb einer Art (Kastenpolymorphismus) als auch zwischen den Arten in Abhängigkeit von ihrer Lebens- und Ernährungsweise enorm.
Besonders eindrucksvoll finde ich die afrikanische Termite Macrotermes bellicosus. Die auch als Kriegertermite bezeichnete Art erbaut bemerkenswerte Hügel, die einen Umfang von bis zu 30 m und eine Höhe von 7 m erreichen können. In diesen Hügeln züchten sie, ähnlich einigen Ameisenarten, einen Pilz auf vorverdauter Nahrung und ernähren sich unter anderem von diesem.
In der afrikanischen Savanne nehmen Pilzzüchtende Termiten eine besondere Stellung ein und gelten als bedeutende Ökosystemingenieure. Dies basiert zum einen auf ihrer Fähigkeit, große Mengen an Biomasse umzusetzen und die Bodenstruktur zu verbessern. Zum anderen wird angenommen, dass bestimmte Pflanzen die abgestorbenen Hügel als Schutzwälle gegen die alljährlichen Savannenbrände benötigen und nur im Schutz eines Termitenhügels erfolgreich wachsen können. Dabei handelt es sich zu einem großen Teil um Heilpflanzen, die von den afrikanischen Einwohnern genutzt werden. Auch von anderen Tieren, wie Erdhörnchen, Schlangen und diversen Arthropoden werden die toten Hügel als Unterschlupf genutzt. Dadurch beeinflussen Termiten sowohl den Menschen direkt als auch die Biodiversität sowie die räumlichen Verbreitungsmuster von Pflanzen- und Tierpopulationen.
Vermutlich durch eine nicht nachhaltige Nutzung der Termiten und ihrer Hügel nimmt die Anzahl der Termitenkolonien in Nord-Benin außerhalb von Schutzgebieten stetig ab. So werden die Termiten gerne als Hühnerfutter verwendet, die Hügelerde zum Düngen der Felder abgetragen. Zudem gelten die Termiten auch als direkte Konkurrenten um den Ernteertrag, wenn die Hügel auf oder in der Nähe von Feldern stehen, und werden aus diesem Grund zerstört.
Um Macrotermes bellicosus schützen zu können und gleichzeitig nachhaltige Nutzungsformen der Hügel durch die afrikanischen Bauern zu entwickeln, sind umfassende Kenntnisse über Populationsdynamik und die Faktoren notwendig, die für das Überleben der Termiten von Bedeutung sind.
Meine Hauptinteressen liegen hierbei auf den Verwandtschaftsstrukturen der Termitenkolonien und deren Verbreitungsmustern. Wie weit von ihrer Mutterkolonie entfernt gründen erfolgreiche Geschlechtstiere neue Kolonien? Wie viele Hügel müssen in einem Habitat sein, um die Population dauerhaft erhalten zu können? Wie entwickeln sich Populationen in einem Habitat über mehrere Jahre hinweg, welche Faktoren beeinflussen Wachstumsgeschwindigkeit, Mortalität und Anzahl an erfolgreichen Neugründungen? Inwiefern besteht ein genetischer Austausch zwischen den Populationen eines Habitats und welche Faktoren beeinflussen diesen Austausch?
Um diese Fragen zu beantworten, werde ich während meiner Doktorarbeit Macrotermes bellicosus Populationen im Pendjari Nationalpark in Benin untersuchen. Diese Untersuchungen sind eingegliedert in die dritte Phase des vom BMBF geförderten Projektes BIOTA-West (Biodiversity Monitoring Transect Analysis), einer Kooperation zwischen afrikanischen und deutschen Wissenschaftlern für nachhaltige Nutzung und Erhaltung der Biodiversität in Afrika.
Für die populationsgenetischen Analysen werde ich spezifische Mikrosatellitenmarker entwickeln, um mit deren Hilfe unter anderem den Verwandtschaftsgrad der einzelnen Hügel untereinander, sowie die Herkunft von geschwärmten Alaten bestimmen zu können.
Während meiner Feldarbeitsperioden in Benin führe ich zudem Monitoringarbeiten durch, die einen besseren Einblick in die Entwicklung der Termitenkolonien über mehrere Jahre hinweg geben sollen.
Zusätzlich versuche ich, Laborkolonien zu etablieren, um Verhaltensversuche unter kontrollierbaren Laborbedingungen zu ermöglichen.
In Kooperation mit Dr. Karen Hahn-Hadjali vom Institut für Ökologie, Evolution und Diversität der Universität Frankfurt sollen die Ursachen analysiert werden, warum bestimmte Pflanzen (speziell solche, die von afrikanischen Einwohnern als Heilpflanzen genutzt werden) nur auf toten Termitenhügeln wachsen. Als mögliche Gründe hierfür gelten zum Beispiel der bereits erwähnte mechanische Schutz von toten Termitenhügeln gegen Savannenfeuer oder bessere Bodeneigenschaften durch Nährstoffeinträge und Bodenbelüftung durch die Termiten.
Eine weitere Kooperation besteht mit Prof. Dr. Ernst-August Nuppenau von der Universität Giessen. Ziel für die dritte BIOTA-West Projektphase ist eine reelle Einschätzung des ökonomischen Wertes der Termitenhügel für die afrikanischen Bauern und die Gewinnung von Kenntnissen, die einen Managementplan zur nachhaltigen Nutzung der Termitenhügel ermöglichen.
