Category Archives: Entomology

Höchster Barcode Deutschlands von der Zugspitze gewonnen

R. Melzer (ZSM)

Foto: R. Melzer

Jörg Spelda, Stefan Friedrich und Roland Melzer, Forscher der Zoologischen Staatssammlung München (ZSM) unternahmen im vergangenen Sommer eine Exkursion auf Deutschlands höchsten Berg, die Zugspitze, mit dem Ziel die dortige Gipfelfauna umfassend zu beproben. Dort fingen sie im Gipfelbereich auf fast 3000 Meter Höhe ein Exemplar des Felsenblümchen-Schleierfalters Plutella geniatella. Dieser seltene Kleinschmetterling ist nur von den höheren Berggipfeln der Alpen und Karpaten bekannt und in Bayern zuletzt im Jahr 1989 beobachtet worden. Das Falter-Exemplar steuert seinen Gencode zum Forschungsprojekt „Barcoding Fauna Bavarica“ bei, mit dem die Münchener Forscher derzeit den Genbestand aller 34.000 Tierarten in Bayern erfassen. “Durch moderne genetische Methoden kann man heute die kompletten Artenbestände ganzer Bundesländer sehr effektiv erfassen. So konnten allein durch das Barcoding in den letzten fünf Jahren mehrere Dutzend Arten als neu für Bayern und Deutschland nachgewiesen werden” sagt Axel Hausmann, Schmetterlingsforscher an der Staatssammlung.

In diesem innovativen Projekt untersuchen Wissenschaftler einen bestimmten Genabschnitt des Cytochrom Oxidase-I Gens und speichern diesen in einer Online-Datenbank ab. Dieser Genabschnitt besitzt für die Art eine ähnliche Bedeutung wie ein Barcode auf einem Produkt im Supermarkt. Mit diesem genetischen Barcode lassen sich später andere Individuen der gleichen Art zweifelsfrei bestimmen. Die bayerischen Forscher konnten bisher 15.000 einheimische Tierarten in die DNA-Bibliothek einstellen.

Das vom Bayerischen Staatsministerium für Bildung und Kultus, Wissenschaft und Kunst finanzierte Projekt „Barcoding Fauna Bavarica“ wurde jetzt um weitere fünf Jahre verlängert, so dass die Wissenschaftler zuversichtlich sind, einen großen Anteil der bayerischen Fauna genetisch erfassen zu können. Die so gewonnenen Daten dienen der Grundlagenforschung oder werden in der Land- oder Forstwirtschaft, in der Naturschutzplanung sowie in der medizinischen Insektenkunde benötigt.

Das bayerische Barcoding-Projekt ist seit 2009 Teil des Verbundprojektes „International Barcode of Life (iBOL)“ mit Sitz in Guelph/Kanada, welches genetische Barcodes aller Tierarten weltweit erfasst, sowie der deutschlandweiten Initiative GBOL (www.bolgermany.de) . Mit der Gendatenbank können Wissenschaftler künftig unbekannte Arten kostengünstig, schnell und zuverlässig identifizieren.

Verleihung der Ehrendoktorwürde an Dipl.Kfm. Thomas Witt

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Prodekan Prof. Jörg Nickelsen bei der Überreichung der Ehrendoktorurkunde an Herrn Dipl.Kfm. Thomas Witt

Am 22. November 2013 wurde Herrn Dipl.Kfm. Thomas Witt vom Prodekan der Fakultät für Biologie der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU), Prof. Dr. Jörg Nickelsen, in einer gut besuchten Feierstunde die Ehrendoktorurkunde überreicht. Damit wurden seine außerordentlichen wissenschaftliche Verdienste zur Erforschung der Biodiversität von spinnerartigen Nachtfaltern (Bombyces) weltweit geehrt. Wie der Generaldirektor der Staatlichen Naturwissenschaftlichen Sammlungen Bayerns (SNSB), Herr Prof. Dr. Gerhard Haszprunar, in der Laudatio überzeugend darlegte, lässt sich die nachhaltige wissenschaftliche Leistung Witts in drei Punkte untergliedern: (1) eine beeindruckende Publikationsleistung mit mehr als 140 Titeln und 8 Monographien; (2) wissenschaftliche Arbeit, die in die gewaltige Sammlung „Museum Witt“ gesteckt wurde und ihrerseits wieder zur dauerhaften Forschungsgrundlage wird und (3) Weitergabe von Wissen an den Nachwuchs durch umfangreiche Förderung und Betreuung von Studierenden und jungen Gastforscher/Innen.

(von links) Prof. Dr. Gerhard Haszprunar, Dr. h.c. Thomas Witt mit Tochter Dr. Verena Witt, Prof. Dr. Michael Boppré

Bei dieser Veranstaltung ging es um mehr als nur um einen formellen akademischen Akt, denn seit vielen Jahrzehnten hat in München kein Zoosystematiker mehr den Ehrendoktortitel erhalten. So wurden an diesem Abend nicht nur Taxonomie und Systematik als Disziplin gewürdigt, sondern auch das Engagement und die Expertise privater Fachamateure, auf die diese Disziplinen wesentlich angewiesen sind: Nach Fontaine et al. (2012) erfolgen derzeit weniger als 40% der Insekten-Beschreibungen durch bezahlte Profi-Entomologen, über 60% jedoch durch einschlägig spezialisierte, hoch motivierte Fachamateure.

Axel Hausmann

„Singende Insekten” Ausstellung der ZSM jetzt in Coburg

Die Ausstellung über singende Insekten wurde vom National Museum of Natural Science in Taichung/Taiwan konzipiert. Im letzten Jahr war sie sehr erfolgreich in München zu sehen und wurde der ZSM übereignet.

Sie wird nun im Naturkunde-Museum in Coburg präsentiert. Sie wurde mit einem Festakt am 7.7.2013 eröffnet und ist bis Januar 2014 täglich geöffnet. Zuvor gastierte die Ausstellung im Senckenberg Museum für Naturkunde Görlitz, wo sie bereits sehr viele Besucher anlockte.

Die Ausstellung informiert über alle Aspekte der akustischen Kommunikation bei Insekten, ihre biologischen Grundlagen, Evolution und verschiedenen Ausprägungen. Auch kulturelle Aspekte über Grillen und Zikaden werden
aufgezeigt, bis hin zu Beispielen aus der Literatur, Medizin und sogar als Nahrungsmittel.

Bereits seit vielen Jahren besteht eine vielfältige und fruchtbare Zusammenarbeit zwischen der ZSM und verschiedenen Kollegen in Taiwan.

101 neue Rüsselkäferarten auf einen Schlag!

Tropische Regenwälder sind für Ihre hohe biologische Vielfalt bekannt, die aus unzähligen Arten besteht, viele davon noch unentdeckt und ohne wissenschaftlichen Namen. Ein Großteil dieser unbekannten Lebensformen auf unserer Erde zählt zu den Insekten, insbesondere den Käfern.
Den Insektenforschern Alexander Riedel (Staatliches Museum für Naturkunde Karlsruhe) und Michael Balke (Zoologische Staatssammlung München) ist dies sehr wohl bekannt, denn sie sind Experten für die Faunen entlegener Urwaldgebiete wie z.B. Neuguinea. Jetzt kamen sie aber an einen besonderen Fall, die Rüsselkäfer-Gattung Trigonopterus welche man wirklich “hyperdivers” nennen muss: Hunderte verschiedener Arten krabbeln durch die Regenwälder dieser tropischen Insel und die meisten wurden noch nie von Wissenschaftlern gesehen.
Mit den bisherigen Methoden würde das ganze Leben der Experten nicht ausreichen, diese riesige Fülle zu beschreiben. Tatsächlich muss auch schnell gehandelt werden, denn die Lebensräume der Käfer verschwinden mit atemberaubendem Tempo und werden durch Ölpalm-Monokulturen ersetzt. Im Kampf um jeden Hektar Regenwald werden gute Argumente gebraucht, die teilweise aufgrund mangelnder Daten noch fehlen.
“Diese Situation erfordert einen neuen Ansatz”, sagt Dr Riedel. “Abschnitte der Rüsselkäfer-DNA wurden sequenziert, was beim Sortieren und der Diagnose der Arten sehr hilfreich war. Außerdem haben wir hochauflösende Aufnahmen von jedem Käfer gemacht und diese zusammen mit kurzen Beschreibungen auf einer Wiki-Seite hinterlegt. Mehr als 100 Arten konnten auf diese Weise sowohl der Wissenschaft als auch der Öffentlichkeit bekannt gemacht werden – ungefähr fünfmal so schnell wie mit der traditionellen Methode!“
Ein weiteres Problem konnte mit einer ebenso innovativen Idee gelöst werden. Um genügend geeignete Namen für die neuen Käferarten zu finden, wurde das Telefonbuch von Papua-Neuguinea als Quelle genutzt. Viele der neuen Arten wurden nach Familien aus den Gelben Seiten Papuas benannt, z. b. Trigonopterus moreaorum, ein Artname der auf dem Familiennamen “Morea” beruht. Einige „Spender“ ahnen vermutlich noch nicht einmal von dieser Ehre – eine Käfer-Art mit dem eigenen Namen im Vorgarten!
Die neuen Arten und die grundsätzliche Idee, wie Biodiversität schneller als bisher erfasst werden kann ist in den Zeitschriften ZooKeys und Frontiers in Zoology beschrieben, beide mit „open access“. So haben auch die Leute in Papua-Neuguinea, deren Namen die Käfer tragen, eine Möglichkeit davon zu erfahren.
Originalquellen:
Riedel A, Sagata K, Surbakti S, Tänzler R & Balke M (2013) One hundred and one new species of Trigonopterus weevils from New Guinea. Zookeys , 280: 1– 150. doi: 10.3897/zookeys.280.3906
Alexander Riedel, Katayo Sagata, Yayuk R. Suhardjono, Rene Tänzler and Michael Balke: Integrative taxonomy on the fast track – towards more sustainability in biodiversity research. Frontiers in Zoology (2013), 10:15. DOI: 10.1186/1742-9994-10-15

Erstmals in der Geschichte der Sektion Hemiptera: Alle Familien der Trockensammlung aufgestellt

Die Sektion „Hemiptera” besteht seit 1982, also seit nunmehr 30 Jahren. In den ersten Jahren wurden unter Dr. Baehr vor allem Wanzen (Heteroptera) und Heuschrecken (Orthoptera) sortiert und aufgestellt. Aber die besonders artenreichen Familien der Weichwanzen (Miridae) und Bodenwanzen (Lygaeidae) waren bisher immer noch größtenteils ungeordnet. Inzwischen verfügt die Sektion auch über eine ansehnliche Zikadensammlung mit ca. 1.600 Arten und konnte diese im vergangenen Jahr im Rahmen der 19. Mitteleuropäischen Zikadentagung den Fachkollegen vorstellen.

Nicht zuletzt durch die Hilfe von zwei unermüdlichen freiwilligen Hilfskräften, Barbara Köth und Ines Gabriel, konnten nun endlich die letzten ungeordneten Wanzenfamilien sachgerecht aufgestellt werden. Damit ist nun erstmals der gesamte Bestand an Trockenmaterial der Sektion grundsätzlich aufgestellt.

Aber die Arbeit geht nicht aus: als nächstes werden die Orthopteren neu sortiert, da sich seit ihrer Aufstellung nicht nur sehr viele Namen sondern auch die Zuordnung zu Familien geändert hat. Außerdem ist die Alkohol- und Präparatesammlung noch lange nicht sortiert (link zu Blogeintrag: „Aphidoidea”, Okt. 25, 2011) und natürlich muss weiterhin viel neues Material bestimmt und in die Sammlung integriert werden. Ein weiterer wichtiger Schwerpunkt wird in der Digitalisierung der Bestände liegen.

Towards an Indonesian-German Biodiversity Network

Researchers from the Zoologische Staatssammlung visited Indonesia in an effort to establish collaborative projects with universities in Sumatra and Java, and in the near future, the project collaboration will be expanded more broadly with the Indonesian Institute of Sciences (LIPI).

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Collecting insects in Harau Valley, West Sumatra.

During two weeks each at the Andalas University in Padang (West Sumatra) and Brawijaya University in Malang (East Java), Stefan and Olga Schmidt, Michael Balke, and PhD student Emmanuel Toussaint conducted courses to implement the module “DNA Barcoding of Arthropods” as part of the “Indonesian-German Network – Training of Trainers and Research Cooperation” (IGN-TTRC).

Durian

A snack after collecting in Harau Valley. The taste of Durian – a mixture of rotten meat and vanilla – is not everybody’s cup of tea.

IGN-TTRC is a consortium to improve teaching, training and research collaborations within Indonesia and between Indonesia and Germany, funded by the German Academic Exchange Service (DAAD). The objective of the program is to give an overview of the role of molecular biology methods in biodiversity research. Topics covered in the lectures include general entomology and molecular systematics, but also practical exercises in the field (collecting aquatic insects, Hymenoptera, and Lepidoptera), insect preparation, and molecular work including DNA extraction, PCR, sequencing, sequence analysis, species identification using the Barcode of Life Database (Bold), and using DNA barcoding for MBA (molecular biodiversity assessment).

The participants of the courses came from over a dozen different universities across Indonesia, from Sumatra, Java, Kalimantan, and Sulawesi. Course subjects will be used to develop a joint curriculum leading to joint MSc programs and to establish conditions to facilitate the acceptance of Indonesian students into MSc and PhD programs at German Universities. Besides the training component of the courses, the aim of IGN-TTRC is to establish research cooperations between Indonesian and German institutions with joint projects and exchange of students.

Collecting

Who will be the first to jump into the rice paddy for collecting water beetles?

Before the barcode there is lab work.

Before the barcode there is lab work.

The study objects for the courses were selected according to the research areas of the German trainers and included primarily aquatic insects , microhymenoptera, and geometrid moths. Collecting methods were as diverse as the insects of interest and included sweep netting, yellow pan traps, kitchen strainers for aquatic insects, and collecting at a light sheet at night.

Indonesia’s biodiversity is unique in the world. Indonesia is a country of mega-diversity, rivalled only by Brazil, Colombia, and Zaire. The 17.000 islands that comprise Indonesia occupy only 1.3% of the world’s land mass, but the country is home of about 12% of the mammals and 17% of the birds of the world. Estimates of the species richness of insects are difficult, but it is probably safe to assume that in little known groups like microhymenoptera, only a tiny fraction of the species have been discovered.

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Tropical rainforest in West Sumatra, home of a myriad of new species awaiting discovery.

Fliegenmaden in Weichkäse – Erfolgreicher Nachweis der Spezies durch das DNA-Barcoding

Forschern der ZSM gelang es in der letzten Woche mit Hilfe des dort bereits etablierten Verfahrens zur Sequenzierung des Barcode Gens CO1, Fliegenlarven in einem Weichkäse eindeutig auf ihre Art hin zu bestimmen. Die Käseprobe war von einem großen deutschen Hersteller wegen Verdachts auf unsachgemäße Lagerung in Verbindung mit dem Befall durch Fliegenmaden an die Forscher der ZSM mit der Bitte um zweifelsfreie Bestimmung des Schädlings übergeben worden. Über die charakteristische Entwicklungsdauer der Maden sollte auf den genauen Zeitpunkt der Eiablage auf dem Käse geschlossen werden. Die Ergebnisse der Sequenzanalyse zeigten, dass es sich bei dem Befall um Larven der blauen Schmeißfliege (Calliphora vicina) handelte, welche nicht nur verwesendes Fleisch, sondern auch geruchsintensiven Käse als Ort für die Eiablage anfliegt. Die Entwicklungsdauer von Calliphora vicina beträgt unter optimalen Bedingungen 8 bis 10 Tage, wobei sich jedoch die temperatursensitive Larvalentwicklung durch Zwischenlagerung im Kühlschrank verlängern kann.

 

Nr. 10.000 kommt aus dem Bayerischen Wald

Nr. 10.000, die Langhornbiene Eucera longicornis.

Nr. 10.000, die Langhornbiene Eucera longicornis.

Das Tier ist eine Langhornbiene mit dem wissenschaftlichen Namen Eucera longicornis. Die Art repräsentiert die 10.000ste Probe im Teilprojekt „Bienen und Wespen“ des ehrgeizigen Projektes „Barcoding Fauna Bavarica“. Die Langhornbiene ist spezialisiert auf Blüten von Wicken und kommt zwar in Bayern vor, ist jedoch nicht sehr häufig. Das Tier mit der Nummer 10.000 wurde im Bayerischen Wald in der Nähe von Freyung gesammelt.

Mit dem Projekt “Barcoding Fauna Bavarica” erstellen Forscher der Zoologischen Staatsammlung in München eine genetische Bibliothek aller bayerischer Tierarten. Seit Projektbeginn vor drei Jahren konnten sie dabei Proben von mehr als 10.000 Hautflügler-Individuen auswerten. Diese Proben repräsentieren rund 2.000 Arten und damit ein Fünftel der deutschen Hautflüglerarten. Zu den Hautflüglern oder Hymenoptera gehören vor allem Schlupfwespen und Erzwespen, die in der biologischen Schädlingsbekämpfung oder als natürliche Gegenspieler von Schadinsekten in der Land- und Forstwirtschaft eine immense Rolle spielen.

Eine weitere sehr wichtige Gruppe der Hautflügler sind die Stechimmen. Neben den für die Bestäubung von Blüten sehr wichtigen Wildbienen und Hummeln sind das zum Beispiel  Grab-, Falten- oder Goldwespen. In Deutschland kommen etwa 1100 Stechimmenarten vor, knapp die Hälfte gehören wie die Langhornbiene zu den Wildbienen. Landschaftsökologen nutzen diese Insektengruppe als wichtige Bioindikatoren in der Naturschutzplanung und sind darauf angewiesen, diese Art schnell, kostengünstig und zuverlässig bis zur Art bestimmen zu können.

Aphidoidea (= Aphidina)

Abbildung: Rechts im Bild ein alter Sammlungsschrank von Heinze, links hinten ein neues Sammlungsregal (Stand Mai 2011). Inzwischen sind in dem neuen Regal zwei weitere Reihen mit Tabletts gefüllt.Die umfangreiche Blattlaus-Sammlung von Dr. Kurt Heinze (*23.3.1907 – +28.5.1998) aus Berlin ist über Umwege in die ZSM gelangt. Dr. Heinze hat an Pflanzenschutz-Instituten in der Nähe von Berlin gearbeitet und viele tausend Blattlauspräparate zusammengetragen, darunter auch etliche Holo- und Paratypen. Diese Sammlung war bisher praktisch nicht zugänglich, derzeit wird sie komplett neu sortiert, neu aufgestellt und in einer Datenbank erfasst.

Inzwischen (Okt. 2011) sind über 600 Arten aus 19 Unterfamilien und ca. 250Gattungen auf ca. 6000 Objektträgern erfasst und sortiert. Es handelt sich dabei immer noch um weniger als die Hälfte der gesamten Sammlung. Vor allem die Präparate der Unterfamilien Chaitophorinae, Lachninae und Calaphidinae wurden bereits weitgehend sortiert und erfasst.

Ein Meilenstein im Barcoding der deutschen Großschmetterlinge

Der abgebildete Segelfalter ist ein in Bayern stark gefährdeter Ritterfalter (Rote Liste 2), der Schlehengebüsche an trockenwarmen, sonnenexponierten Stellen (z.B. Weinberge) liebt. Diese Art ist die erste in einer Liste von 1372 Arten deutscher Großschmetterlinge (Tagfalter und Nachtgroßfalter), deren Daten und DNA-Signalsequenzen kürzlich von der ZSM veröffentlicht wurden (Zeitschrift SPIXIANA 34 (1): 47-58, BOLD-Datenbank und GenBank). 94% des Gesamtartenbestandes konnten im Projekt „Barcoding Fauna Bavarica“ mit Unterstützung des Bayerischen Staatsministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst erfolgreich sequenziert werden. Diese Daten ermöglichen es nun, deutsche Großschmetterlinge inklusive deren Larvalstadien objektiv und sicher per DNA zu bestimmen. Im Falle des Segelfalters stellte sich heraus, dass er genetisch vollkommen mit den südeuropäischen Populationen übereinstimmt. Bei vielen anderen Arten zeigen sich jedoch typische regionale Muster mit denen man bisweilen sogar einzelne Populationen unterscheiden kann.