Evolution des Richtungshörens bei Grillen

Aufgrund von physikalischen Zwängen stellt die Schalllokalisation und damit verbunden die Entstehung von binauralen Intensitäts- und Zeitunterschieden besonders für kleine Insekten eine Herausforderung dar. Um eine Schallquelle lokalisieren zu können, haben Grillen im Verlauf der Evolution einen komplizierten biophysikalischen Mechanismus entwickelt, der aus einem modifizierten Tracheensystem besteht. Dieser anatomische Apparat ist in der Lage, drei verschiedene Schallkomponenten am Trommelfell so zu verarbeiten, dass eine Richtungsabhängigkeit des Gehörorgans trotz des ungünstigen Verhältnisses von Wellenlänge des Schalls zu Körpergröße zustande kommt (sog. Druckdifferenz-Empfänger). Das vorliegende Projekt untersucht mit Hilfe eines vergleichenden anatomischen, neurophysiologischen und biophysikalischen Ansatzes an einer tropischen Grillengemeinschaft, wie ein solcher komplizierter Mechanismus im Verlauf der Evolution überhaupt entstehen konnte. Dabei werden anatomische Varianten des akustischen Tracheensystems bei primär nichthörenden Arten mit solchen verglichen, die über ein elaboriertes akustisches Kommunikationssystem verfügen, bzw. die sekundär die Schallkommunikation partiell oder vollständig reduziert haben.

Aufgrund von physikalischen Zwängen stellt die Schalllokalisation und damit verbunden die Entstehung von binauralen Intensitäts- und Zeitunterschieden besonders für kleine Insekten eine Herausforderung dar. Um eine Schallquelle lokalisieren zu können, haben Grillen im Verlauf der Evolution einen komplizierten biophysikalischen Mechanismus entwickelt, der aus einem modifizierten Atmungssystem von Tracheen entstanden ist. Dieser anatomische Apparat ist in der Lage, drei verschiedene Schallkomponenten am Trommelfell so zu verarbeiten, dass eine Richtungsabhängigkeit des Gehörorgans trotz des ungünstigen Verhältnisses von Wellenlänge des Schalls zu Körpergröße zustande kommt (sog. Druckdifferenz-Empfänger). Das vorliegende Projekt hat an einer tropischen Grillengemeinschaft mit Hilfe eines vergleichenden anatomischen, neurophysiologischen und biophysikalischen Ansatzes untersucht, wie ein solcher komplizierter Mechanismus im Verlauf der Evolution überhaupt entstehen konnte. Es wurden anatomische Varianten des akustischen Tracheensystems bei primär nichthörenden Arten mit solchen verglichen, die über ein elaboriertes akustisches Kommunikationssystem verfügen, bzw. die sekundär die Schallkommunikation partiell oder vollständig reduziert haben. Die Fähigkeit von Grillenweibchen, mit Hilfe dieses Systems den Ort eines singenden Männchens zu lokalisieren wurde sowohl im Labor als auch unter Freilandbedingungen untersucht, indem Manipulationen an dem Tracheenapparat vorgenommen wurden.