Test 1

Hummeln können wie auch Honigbienen eine Reihe an cognitiven Problemen lösen.

In Delayed matched to sample Experimenten konnte gezeigt werden, dass Sie das Konzept von Zahlen verstehen (Honigbienen konnten so sogar lernen zu zählen und einfache Matheaufgaben zu lösen, siehe Howard et al.). Sie sind zu assoziativem lernen fähig: eine fundamentale Funktion des Gehirns, Zusammenhänge zwischen zwei Reizen zu erkennen und diese zu verknüpfen. Dabei lernt der Organismus den zeitlichen Zusammenhang zwischen einem neutralen Reiz und einem Reiz, der für den Organismus positive oder negative Folgen hat. Zudem sind sie zu konzeptuellem Lernen fähig, können aber erstaunlicherweise sogar Transferleistungen erbringen: Sie können z.B. wenn sie auf olfaktorische Muster trainiert wurden, diese auch visuell (ohne Geruch) erkennen. Außerdem zeigen Sie soziales Lernen: Sie werden eher einen Bereich bzw. eine Blüte anfliegen, wenn sich in der Nähe bereits ein Artgenosse befindet, allerdings nur, wenn sie Hummeln vorher soziale Erfahrungen gesammelt hat.

In einem Experiment ist es gelungen, Hummeln beizubringen einen Ball zu einer bestimmten Position zu rollen, um dafür eine Belohnung zu erhalten. 

Solche kognitiven Fähigkeiten machen sie zu idealen Kanditaten für die Untersuchung des Lernverhaltens bei Insekten. 

Auf welchen Duftstoff reagieren die Fruchtfliegen bei Äpfeln? Duftproben sammeln und Mit Hilfe von GC-MS mögliche Duftstoffe aus Äpfeln finden: Dabei dient der Gas-Chromatograph zur Auftrennung des zu untersuchenden Stoffgemisches und das Massenspektrometer zur Identifizierung und gegebenenfalls auch Quantifizierung der einzelnen Komponenten. Die Säule eines Gas-Chromatographiegerätes besteht aus einer dünnen Röhre oder Kapillare als stationäre Phase und wird von einem Inertgas als mobile Phase durchströmt. In diesen Gasstrom bestehende Stoffgemisch injiziert. Jede Komponente des Stoffgemisches hat dabei eine charakteristische Laufgeschwindigkeit, so dass dadurch das Gemisch in Einzelsubstanzen aufgetrennt wird. Nach Durchlaufen der Chromatographiesäule werden die getrennten Stoffe ionisiert. Durch die Ionisierung werden die Moleküle der Einzelsubstanz entweder zertrümmert oder protoniert. Aus dem Massenzahlen des Molpeaks  und charakteristischer Bruchstücke  und eventuell vorhandenen Isotopenmustern, kann auf die Struktur- und Summenformel der Substanz geschlossen werden.

Anschließend muss getestet werden, ob die Fruchtfliege die enthaltenen Stoffe tatsächlich wahrnehmen kann. Dazu nutzt man das EAD (oder auch gleich gekoppelt mit der GC, als GC-EAD). Es handelt sich um ein Analyseverfahren, das die schnelle Identifizierung von Verbindungen in komplexen Gemischen ermöglicht, die die Geruchssinneszellen eines Insekts anregen. Man kann damit feststellen, welche spezifischen Chemikalien ein Insekt riechen kann.  Dabei wird die Antenne des Insekts an Elektroden angeschlossen. Wird die Antenne nun einem Duftstoff ausgesetzt, wird das Signal  an eine grafische Anzeige weitergeleitet, die gleichzeitig die Antennenspannung und die FID-Spannungsausgänge über der Zeit aufzeichnet. 

Wenn das GC-EAD reproduzierbare Peaks liefert und die chemische Identität der Stoffe bestimmt werden konnten, muss getestet werden, ob die Fliege die Stoffe nicht nur wahrnehmen kann, sondern auch anziehend findet. Dazu wird ein two-choice durchgeführt: hierbei wird die fliege am unteren Ende eines y-tuben Rohrs plaziert. Sie hat dann 2 Stimuli an den beiden Enden zur auswahl, zu denen sie sich Bewegen kann. Die Duftstoffe werden mit hilfe eines windtunnels an beiden enden in dem y-maze verteilt, sodass die Fliege beide Stimuli wahrnehmen kann und sich dann zur quelle des bevorzugten Geruchs begibt. Zeigen die Fliegen nun Präferenzen für einen bestimmten Stoff oder auch ein Stoffgemisch, kann dieses auf ein Fallensystem beladen werden. In diesem Fallensystem können dann Freilandversuche durchgeführt werden, indem diese an Apfelbäumen angebracht werden. Dann zeigt sich, ob die gefundene Substanz tatsächlich attraktiver ist als der Geruch eines echten Apfels.

Da Pflanzen sessil leben, müssen sie ihre Umwelt manipulieren um mit ihr zu interagieren. Das machen sie auf vielfältige Art und Weise. Sie sind Teil von multitrophischen Interaktionen: So induzieren verschiedene Bodenorganismen Veränderungen in der Pflanze, die Herbivoren, Nützlinge und Bestäuber anlocken können. Sie locken Bestäuber durch visuelle und olfaktorische Signale an und belohnen diese mit Pollen und/oder Nektar. Sie stoßen HIPVs (Herbivore induced plant votalites) nach dem Angriff eines Herbivoren aus, was Nützlinge anlocken kann. 

Wenn Pflanzen den flüchtigen Chemikalien anderer Pflanzen ausgesetzt sind starten sie selbst eine Abwehrreaktion. Pflanzen können auch Signale von anderen Organismen ausnutzen und somit Mimikry und Täuschung betreiben. Die trügerische Ceropegia  z.B täuscht ihre kleptoparasitischen Fliegenbestäuber mit einem außergewöhnlichen Blütenduft, nämlich Alarmpheromone von Honigbienen, um die Fliegen als Bestäuber anzulocken. Pflanzen können auch auf Lichtmangel (Rot zu Dunkelrot) reagieren und verstärken ihr Wachstum (Lichtkonkurrenz). Sie können ihre Nachbarn auch über Berührung und Gerüche wahrnehmen und auf sie reagieren. Die Wechselwirkungen, die durch die Abgabe von selbst produzierten oder beim Zerfall freigesetzten chemischen Verbindungen zwischen Pflanzen derselben oder verschiedener Arten entstehen, bezeichnet man als Allelopathie.

Neben diesen eher “versteckten” Interaktionen können Pflanzen auch auf sehr deutliche Art mit Ihren Feinden reagieren: z.B. über Stacheln/Dornen (Rosen und Kakteen), Nesseln (z.B. Urtica urens) und Toxine (z.B. Nicotin in Nicotiniana tabacum) die Herbivorie eindämmen bzw. verhindern.

Temperatur, Wind und die relative Luftfeuchtigkeit haben Auswirkungen auf die Verdunstungsrate bei Pflanzen. Bei höheren Temperaturen ist die Evaporation höher, sodass das Volumen des Nektars sinkt und die Konzentration steigt, sodass der Nektar viskoser wird. Das kann bei Bestäubern mit langem dünnen Saugrüssel (z.B. bei Schwärmern) zu Problemen führen, da diese den dickflüssigen Nektar nicht mehr durch ihre dünnen Rüssel saugen können. Daneben führt es zu höherem Energie- und Zeitaufwand vonseiten der Bestäuber , da es durch die hohe Viskosität länger dauert den Nektar aufzusaugen und weniger Blüten innerhalb eines bestimmten Zeitraums besucht werden können. Die Viskosität des Nektars wird auch durch die Anzahl der Teilchen in der Lösung bestimmt: Mehr kleine Teilchen ergeben eine dünflüssigere Lösung als große Moleküle. Deshalb sind Nektare mit Monosacchariden dünnflüssiger als solche mit Mehrfachzuckern.

Um die Verdunstung von Nektar gering zu halten liegt dieser meist tief in der Blüte geschützt, zum Beispiel in Nektarspornen bei Orchideen. Außerdem findet die Nektardarbietung zeitlich angepasst an den Bestäuber statt: Für nachtaktive Bestäuber findet die nektarproduktion auch nur nachts/abends statt, z.B. bei Crassula fascicularis, die von Motten bestäubt wird. Die dargebotene Menge ist ebenfalls an den Bestäuber angepasst. So müssen Fledermausbestäubte pflanzen grpße mengen anbieten, während bei Bienenbestäubten kleinere Mengen ausreichend sind und möglichst kein Nektar durch Verdunstung verschwendet wird.

Außerdem gibt es Morphologische Eigenschaften, die das Mikroklima in Blüten ändern: z.B. große Kelchblätter und Röhrenförmige Blüten mit kleiner Öffnung (z.B. Bei Faba- oder Lamiaceaen).