USA: Glühwürmchen-Schauspiel in menschenleeren Wäldern

Aufgrund der Coronavirus-Pandemie waren im Jahr 2020 viele Nationalparks menschenleer – eine ideale Gelegenheit, um ein bis dahin kaum erforschtes Glühwürmchen-Phänomen zu studieren.

Von Douglas Main
bilder von Mac Stone
Veröffentlicht am 15. Juni 2020, 16:04 MESZ
Glühwürmchen der Art Photuris frontalis erhellen jedes Jahr im Mai das Unterholz des Congaree-Nationalparks. Ihr schnelles, ...

Glühwürmchen der Art Photuris frontalis erhellen jedes Jahr im Mai das Unterholz des Congaree-Nationalparks. Ihr schnelles, koordiniertes Aufleuchten sorgt für ein erstaunliches, pulsierendes Schauspiel.

Foto von Mac Stone

Im Congaree-Nationalpark in South Carolina haben Glühwürmchen ein scheinbar magisches Talent: Sie leuchten in einer Synchrondarbietung und pulsieren während eines kurzen Zeitraums im Spätfrühling beinahe im Gleichklang vor dem Dunkel des Waldes.

Diese Glühwürmchen (auch Leuchtkäfer) mit ihren schnellen, koordinierten Leuchtsignalen gehören der Art Photuris frontalis an. Von den 125 nordamerikanischen Leuchtkäferarten können nur eine Handvoll überhaupt synchron leuchten. Die Männchen senden ihre Signale aus dem Tiefflug oder einer Ruheposition in der niedrigen Vegetation. Mit den schnellen biolumineszenten Lichtblitze hoffen sie, interessierte Weibchen anzulocken. Doch das Verhalten ist insgesamt noch kaum erforscht.

Um eine kontrollierte Umgebung für die Untersuchung der Bewegungen und Lichtmuster von Photuris frontalis zu schaffen, platzierten die Forscher 360-Grad-Videokameras in einem dunklen Zelt mit über 20 der Insekten. Das innovative Forschungsprojekt versucht aufzudecken, wie und warum Glühwürmchen ihr Leuchten synchronisieren.

Foto von Mac Stone

2019 kamen mehr als 12.000 Menschen in den Park, um dieses unglaubliche biologische Phänomen zu beobachten, erzählt David Shelley, der Chef für Ressourcenverwaltung und Wissenschaft in Congaree. Doch im Jahr 2020 wird das jährliche Festival wegen der Coronavirus-Pandemie abgesagt.

Die Öffentlichkeit mag damals zwar enttäuscht sein, aber die Abwesenheit der Besucher gewährt den Forschern einen seltenen Blick auf die Insekten in und um Congaree. Endlich können sie Daten aus einem fast unberührten Ökosystem sammeln – ein Zustand, der so schnell wohl nicht wieder eintreten wird.

Neben ihrem synchronisierten Balzleuchten sind ihre großen Augen ein Faktor, der Photuris frontalis von anderen Glühwürmchen unterscheidet.

Foto von Mac Stone

Während der Coronavirus-Pandemie ist Congaree teilweise für die Öffentlichkeit gesperrt. Aber der Nationalpark ermöglichte Forschern wie Julie Hayes von der University of Colorado Boulder (hier bei der Untersuchung eines Leuchtkäfers), wichtige Forschungsarbeiten durchzuführen, die nur während eines kurzen Zeitfensters im Mai stattfinden können. Hayes trug eine Maske und hielt Abstandsregeln ein. Sie benutzt ein rotes Stirnlicht, um die Glühwürmchen so wenig wie möglich zu stören.

Foto von Mac Stone

Glühwürmchen allein im Wald

Auch für die Glühwürmchen hat das Vorteile: Sie können sich in jenem Sommer ohne Lichtverschmutzung und sonstige Störungen in den Wäldern paaren. Ein kleiner Segen für die Insekten, deren Zahl in ihrem gesamten Verbreitungsgebiet sinkt.

Um die biolumineszenten Tierchen während dieses ungewöhnlichen Moments zu untersuchen, verbrachte ein Team von Forschern mit dem National Geographic Explorer Mac Stone Mitte Mai 2020 mehr als eine Woche in Congaree.

„Wir haben die große Hoffnung, dass wir hier einige der natürlichsten Daten überhaupt sammeln können, was die Abwesenheit menschlicher Störfaktoren anbelangt“, sagt Julie Hayes. Die Ökologin und Informatikerin forscht an der University of Colorado Boulder.

Für Stone war das Projekt attraktiv, weil die Glühwürmchen inmitten von Beständen uralter Zypressen leben. Solche Primärwälder sind eine seltene und gefährdete Waldform, die er vorwiegend im Südosten der USA fotografiert. Die Pandemie hatte ihm einen Strich durch viele seiner Veranstaltungen und Reisen gemacht, aber der Besuch in Congaree „hat mich ein wenig darüber hinweggetröstet“, so Stone. „Es war mir eine Ehre“ – und eine einzigartige Gelegenheit, nächtliche Fotos zu machen, ohne dabei von den Taschenlampen der Parkbesucher gestört zu werden.

Dem Mysterium auf der Spur

Im Mai reisten Hayes und ihr Kollege von der University of Colorado Boulder, Raphael Sarfati, nach Congaree, um 3D-Videoaufnahmen von den leuchtenden Insekten zu machen.

Shelley war froh, dass die Forscher diesen Moment nutzen konnten. „Man hat dafür nur einen Versuch pro Jahr.“

Wie genau die Glühwürmchen ihre Signale koordinieren und sich synchronisieren, bleibt ein Rätsel. Die Insekten können über ein weites Gebiet hinweg fast gleichzeitig aufleuchten, obwohl sie jeweils nur ihre Artgenossen in der unmittelbaren Umgebung sehen können.

„Das reicht aus, damit sich alle aufeinander abstimmen können“, sagt Sarfati. „Irgendwie gleichen sie ihre persönliche Uhr mit dem Tempo der Gruppe ab".

Raphael Sarfati, ein Physiker und Forscher an der UC-Boulder, stellt eine Reihe von LED-Leuchten auf, um das Timing und die Lichtfarbe von Photuris frontalis im Congaree-Nationalpark nachzuahmen. Videokameras werden dann aufzeichnen, ob die Glühwürmchen auf die experimentellen Lichter reagieren oder nicht.

Foto von Mac Stone

Synchronisierte Phänomene sind für das Leben, wie wir es kennen, unerlässlich – von den koordinierten Kontraktionen des Herzens bis hin zum Feuern der Neuronen im Gehirn.

Alle drei Wissenschaftler haben aus privatem Interesse oder akademischen Gründen mit Physik und Computerwissenschaften zu tun. Sie arbeiten daran, mathematische Modelle für synchrones oder emergentes Verhalten mit dem in Einklang zu bringen, was sie in der freien Natur beobachten können.

Die Modelle wurden von Physikern wie Steven Strogatz erstellt, der die Insekten erforschte und ihre „verblüffende Komplexität“ bewunderte.

„Wir kämpfen uns durch eben diese verblüffende Komplexität“, sagt Hayes, und das sei schwierig. „Es ist ein ganz anderer Prozess, das Modell an das beobachtete Verhalten anzupassen, als ein bereits vorhandenes theoretisches Modell zu verwenden“, das auf früheren Beobachtung basiert, erklärt sie.

Glühwürmchen-Eigenarten

Ein Aspekt dieser Komplexität: Jede Art ist anders.

Beispielsweise untersuchen Peleg, Hayes und Sarfati die synchronen Signale von Photinus carolinus, einer weiteren Leuchtkäferart in den Smoky Mountains von Tennessee und North Carolina. Im Gegensatz zu P. frontalis leuchten diese Insekten mehrfach auf, bevor sie je nach Temperatur und Luftfeuchtigkeit für etwa sechs bis acht Sekunden innehalten. Dann leuchten sie weiter.

„Es ist absolut magisch, an einem milden Maiabend mit diesen Glühwürmchen im Park zu sein“, sagt David Shelley vom Congaree-Nationalpark. Für Shelley sind die Tiere „charismatische Mikrofauna“ und verdeutlichen die große Bedeutung von Insekten.

Foto von Mac Stone

Für diese Glühwürmchen ist gegen Anfang Juni Hochsaison. „Ich muss mit vier Stunden Schlaf auskommen und hetze umher, um die Glühwürmchen zu sehen“, sagt Lynn Faust, die ein Buch über die leuchtenden Insekten in den USA geschrieben hat. „Es ist anstrengend, weil sie alle gleichzeitig aktiv sind.“

Faust zufolge unterscheiden sich die beiden Arten in Congaree und den Smoky Mountains nicht nur in ihren Leuchtsignalen voneinander. Die Congaree-Glühwürmchen blinken eher im „Schnellfeuermodus“, während die Insekten der Smoky Mountains synkopisch und mit koordinierten Unterbrechungen leuchten.

Außerdem hat sich gezeigt, dass die Weibchen von P. frontalis – ebenso wie andere Mitglieder ihrer Gattung – mitunter männliche Artgenossen und Artverwandte fressen. Diese Tendenz hat ihnen einen Ruf als „femmes fatales“ eingebracht, da sie ahnungslose Männchen anlocken und töten, so Faust.

„Der Herzschlag des Sumpfes“

Die „Menschenpause“ an diesen Orten bietet nicht nur Forschungsmöglichkeiten – sie kann sogar den Insekten selbst zugutekommen.

Glühwürmchenlarven leben einige Jahre lang im Oberboden und in der Blattstreu, bevor sie voll entwickelt sind. Ein Jahr ohne Besucherströme, die unabsichtlich auf den Larven herumtrampeln, „wird es mehr von ihnen ermöglichen, das Erwachsenenalter zu erreichen“, sagt Faust. „Das betrachte ich als positiv.“

Julie Hayes catches Photuris frontalis fireflies in Congaree. The team then placed them in a temporary tent for research on their coordinated signaling, before releasing them.

Stone zufolge war es trotzdem noch ein hektischer Job, bei dem er im Halbdunkel durch den Congaree rannte und versuchte, die Kameras zu fokussieren. Er arbeitete mit langen Belichtungszeiten, die auf die kleinste Bewegung und das geringste Licht empfindlich reagieren. Aber der Mangel an Besuchern erleichterte Stones Arbeit definitiv, und die Chance, die Insekten zu sehen und zu dokumentieren, war unbezahlbar.

„Man spürt eine große Verantwortung“, einen guten Job zu machen, sagt Stone. „Es sieht aus, als sähe man den Herzschlag des Sumpfes.“

Der Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.

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