Die Sinne der Insekten

Ein Reiz wird erst durch Verarbeitung zur Information

Licht, Moleküle und mechanische Kräfte sind zunächst physikalische oder chemische Vorgänge. Rezeptoren reagieren auf bestimmte Veränderungen und setzen sie in Nervensignale um. Was ein Tier daraufhin tut, hängt auch vom inneren Zustand, von Erfahrung und vom Zusammenhang ab. Ein Duft muss deshalb nicht bei jedem Kontakt dasselbe Verhalten auslösen.

Wahrnehmung ist zudem keine Sammlung möglichst vieler Fähigkeiten. Ein nachtaktiver Falter, eine tagaktive Libelle und eine im Boden lebende Larve begegnen unterschiedlichen Aufgaben. Ihre Sinnesausstattung lässt sich besser aus der jeweiligen Lebensweise verstehen als aus einem Wettbewerb um das „beste“ Auge. Der Körperbau zeigt, wo die verschiedenen Sensoren ihren Platz finden.

Zum Nachlesen: NC State University: Nervous System.

Facettenaugen sammeln Licht aus vielen Richtungen

Ein Facettenauge besteht aus zahlreichen optischen Einheiten, den Ommatidien. Jede erfasst einen begrenzten Ausschnitt der Umgebung. Die Verarbeitung ihrer Signale ermöglicht unter anderem die Wahrnehmung von Bewegungen und räumlichen Mustern. Größe und Anordnung der Einheiten unterscheiden sich zwischen Arten und zwischen Bereichen desselben Auges.

Die Vorstellung, ein Insekt sehe dieselbe Szene einfach tausendfach nebeneinander, führt in die Irre. Ebenso wenig bildet ein gewöhnliches Foto mit einem Wabenfilter seine Wahrnehmung ab. Neben Facettenaugen besitzen viele Insekten zusätzliche einfache Augen, die Ocelli. Bei Larven können wiederum andere einfache Augen auftreten. Unsere Libellenillustration zeigt äußere Formen; sie simuliert weder das Sehen noch die neuronale Verarbeitung.

Zum Nachlesen: NC State University: Photoreceptors.

Farben hängen von Rezeptoren und Vergleichen ab

Honigbienen können unter anderem ultraviolettes Licht wahrnehmen, das unseren Augen verborgen bleibt. Welche Wellenlängen ein Tier registrieren kann und ob es Farben unabhängig von der Helligkeit unterscheidet, sind jedoch zwei verschiedene Fragen. Farbsehen entsteht durch den Vergleich der Signale unterschiedlicher Rezeptortypen.

Darum gibt es keine universelle Farbpalette aller Insekten. Auch die Aussage, Insekten könnten grundsätzlich kein Rot erkennen, ist zu pauschal. Für ein bestimmtes Tier müssen seine Rezeptoren und sein Verhalten untersucht werden. Falschfarbaufnahmen einer Blüte können Unterschiede im reflektierten Licht sichtbar machen; sie geben keine unmittelbare Antwort darauf, wie sich diese Blüte für eine Biene anfühlt oder „aussieht“.

Zum Nachlesen: NC State University: Color Vision; hier auf das erläuterte Vergleichsprinzip begrenzt.

Zum Nachlesen: Arikawa: The eyes and vision of butterflies.

Fühler erkunden eine chemische Landschaft

Auf Fühlern liegen zahlreiche Sensillen: kleine Strukturen, in denen Sinneszellen Reize aufnehmen. Bei Riechstrukturen gelangen flüchtige Moleküle zu den Rezeptoren. So lassen sich Hinweise auf Nahrung, mögliche Partner oder geeignete Eiablageplätze erfassen. Nicht jedes Molekül ist dabei für jede Art gleich bedeutsam.

Die Fühler sind keine bloßen Nasen an langen Stielen. Sie können mehrere Sinnesaufgaben verbinden, und chemische Wahrnehmung ist nicht auf sie beschränkt. Mundtaster und weitere Körperteile tragen ebenfalls Rezeptoren. Ein Tier, das die Fühler bewegt, kann zugleich Oberflächen prüfen und chemische Informationen aufnehmen. Welcher Anteil in einer konkreten Situation entscheidend ist, lässt sich aus der Bewegung allein noch nicht bestimmen.

Zum Nachlesen: Max-Planck-Institut für biologische Intelligenz: Antennen und Sensillen.

Geschmack kann an den Füßen beginnen

Kontaktchemische Rezeptoren reagieren auf Stoffe, die eine Oberfläche oder Flüssigkeit unmittelbar zugänglich macht. Solche Rezeptoren finden sich häufig an Mundwerkzeugen, bei manchen Insekten aber auch an Fußgliedern oder anderen Körperstellen. Das Tier kann dadurch eine Oberfläche chemisch prüfen, bevor es sichtbar frisst.

„Mit den Füßen schmecken“ ist eine anschauliche Kurzform. Sie bedeutet nicht, dass alle Beine aller Insekten dieselbe Funktion übernehmen oder dass ein menschliches Geschmackserlebnis nachgebildet wird. Für Pflanzenbeziehungen ist diese Unterscheidung nützlich: Auf einer Pflanze zu landen, sie zu prüfen und dort ein Ei abzulegen sind verschiedene Schritte. Mehr dazu im Raum Insekten und Pflanzen.

Zum Nachlesen: NC State University: Chemoreceptors.

Hören und Tasten beruhen auf mechanischen Veränderungen

Sinneshaare können durch Berührung oder Luftbewegung ausgelenkt werden. Andere Rezeptoren erfassen Spannungen oder Bewegungen im Körper. Bei der Wahrnehmung von Schall und Untergrundschwingungen kommen unterschiedliche Strukturen zum Einsatz. Nicht jedes Insekt braucht dafür ein trommelfellähnliches Tympanalorgan.

Wo solche Hörorgane sitzen, hängt von der Gruppe ab: Grillen und Laubheuschrecken können sie an den Vorderbeinen tragen, Feldheuschrecken am Hinterleib. Bei bestimmten Mücken reagieren Fühlerstrukturen auf Schallschwingungen. Ein Halm kann außerdem Schwingungen weiterleiten, die für einen danebenstehenden Menschen kaum bemerkbar sind. Die Seite Heuschrecken vertieft die Verbindung von Lauterzeugung und Wahrnehmung.

Zum Nachlesen: NC State University: Mechanoreceptors.

Wie lässt sich eine Sinnesleistung nachweisen?

Eine Struktur, die wie ein Sinnesorgan aussieht, liefert zunächst eine Vermutung über ihre Funktion. Für einen Nachweis werden Reize kontrolliert verändert und Reaktionen gemessen. Verhaltensversuche können beispielsweise Helligkeit und Farbe getrennt variieren oder einen Duft mit einer Vergleichsbedingung ohne diesen Duft gegenüberstellen.

Bei der Elektroantennographie werden elektrische Antworten einer Antenne auf Duftreize aufgezeichnet. Eine solche Antwort zeigt, dass Zellen auf den Reiz reagieren; sie erklärt noch nicht automatisch, ob das Tier den Duft attraktiv findet. Dafür sind ergänzende Verhaltensdaten nötig. Die Unterscheidung zwischen Messung und Interpretation führt direkt zum Raum Fossilien und Forschungsmethoden: Auch dort muss jeder Schluss zu seiner Beleggrundlage passen.

Zum Nachlesen: Universität Göttingen: Elektroantennographie.

Wahrnehmung verbindet Verhalten und Lebensraum

Ein künstliches Licht kann das Verhalten eines nachtaktiven Tieres verändern. Gerüche überlagern sich, Pflanzen bewegen sich im Wind und Schatten wandern über eine Blüte. Die Umgebung liefert ständig mehrere Reize zugleich. Eine Untersuchung unter kontrollierten Bedingungen erklärt einen Mechanismus; draußen wirken zusätzliche Einflüsse.

Für die eigene Beobachtung lohnt es sich deshalb, Wetter, Beleuchtung und Verhalten mitzunotieren. Vermeide Licht- oder Duftreize, die das Tier nur für ein Foto anlocken sollen. Wie Tiere vorhandene Sinneskanäle zur Verständigung nutzen, erklärt Kommunikation und Zusammenleben. Der praktische Raum Beobachten und schützen zeigt, wie sich diese Neugier mit Rücksicht verbinden lässt.

Zum Nachlesen: Bayerisches Umweltministerium: Lichtverschmutzung.