Abwehrmechanismen

TIERE

In der Natur haben die Tiere unterschiedliche Abwehrmechanismen entwickeln, um sich vor Fressfeinden zu schützen. Es sind Strategien, um die Fortpflanzung zu sichern und um potenzielle Gefahren zu überleben oder präventiv zu vermeiden.

Wie ausgeprägt oder komplex diese Mechanismen sind, kommt auf den Lebensraum, Art und Fressfeinde der Tiere an. Ein Igel im Wald hat andere Verteidigungsstrategien gegenüber seiner Fressfeinde und Konkurrenten als ein Baumsteigerfrosch im Amazonas.

Nicht immer müssen sich Tiere vor Fressfeinden wehren, sondern sind beispielswiese auch in der Situation Nesträuber oder Konkurrenten abzuwehren, um ihr Revier, Nahrung oder Jungtiere zu sichern.

Dabei gibt es physische, chemische und verhaltensbasierte Abwehrmechanismen, welche sich von Tier zu Tier unterschiedlich entwickelt haben. Aber auch deren Immunsystem hat seinen Weg gefunden, um sich gegen Viren, Bakterien und anderen Krankheiten zu schützen.

Im Folgenden sind die Mechanismen aufgelistet.

Physische Abwehrmechanismen

Körperteile wie Stacheln, Panzer, Schalen, Klauen bzw. Tatzen, Rasseln und Zähne schützen das Tier vor Angreifern oder werden bei Auseinandersetzungen zur Verteidigung eingesetzt.

So stellt der Igel seinen Stachel auf und kugelt sich ein, wenn er bedroht wird.

Schildkröten und Gürteltiere ziehen sich in ihren Panzer zurück, Schnecken in ihr Haus aus Kalk.

Tiere wie der Falke benutzen ihre Klauen und der Löwe setzt seine Tatzen und sein Gebiss mit Reißzähnen ein, um sich zu verteidigen.

Und natürlich hat die Klapperschlange am Schwanz eine Rassel, die sie gegen Feinde einsetzt, um diese fernzuhalten und auch Stachelschweine rasseln mit ihren hohlen Schwanzstacheln, wenn Gefahr droht.

Ganz typische Beispiele für Stachel als Abwehrmechanismus sind aber auch Wespen und Bienen, wobei Letztere sogar beim Einsetzten des Stachels stirbt.

Chemische Abwehrmechanismen

Manche Tiere, haben sich gegen Feinde so angepasst, dass diese giftige Substanzen produzieren, um Angreifer fernzuhalten. Dies geschieht auch über mehrere Wege.

Gift ist hier ein logisches Beispiel.                      

Die sogenannten Pfeilgiftfrösche sondern ein starkes Toxin über ihre Haut ab.                        

Giftschlangen, wie die Königskobra, lassen über den Hohlraum ihrer Giftzähne ein Schlangentoxin ab, um Angreifer lahm zu legen. Auch der Skorpion attackiert und verteidigt sich mit seinem Giftstachel.              

Natürlich sind auch viele Spinnenarten, wie die Schwarze Witwe, dafür bekannt Giftsekrete in Drüsen zu produzieren und gegen Beuteobjekte, aber auch vor Angreifern einzusetzen.

Sogar der Plumploris, eine Affenart, macht sich dem chemischen Abwehrmechanismus zu Gute. In dem sie eine Kombination aus Sekret und Speichel über ihr Fell verteilen, kreieren sie damit einen Giftschutz, der sie schützt. Damit gehören sie neben den Honigmardern und einigen Spitzmäusen zu den wenigen Säugetieren, die sich mit Gift zur Wehr setzten.

Aber auch das Stinktier benutzt Chemikalien. So versprüht er in Gefahrensituationen einen sehr intensiv und übel riechenden Sprühnebel.

Sogar ein etwa 100 °C heißes, ätzendes Gemisch Wasserstoffperoxid und Hydrochinon wird Feinden zugeschossen, um sich zu verteidigen. Dabei kann sogar ein Knall wahrgenommen werden. So wie der Name des Tieres es verrät – Bombardierkäfer.

Verhaltensbasierte Abwehrmechanismen

Dieser Abwehrmechanismus ist komplex und beinhaltet die Tarnung, das Fluchtverhalten und Mimikry – das Nachahmen von anderen Tieren. Bei diesem Abwehrmechanismus sollen Angreifer durch visuelle Strategien getäuscht werden.

Ein gängiges Beispiel für die Tarnung ist das Chamäleon. Er kann seine Hautfarbe so verändern, dass er mit seiner Umwelt verschmilzt und von Raubtieren, als beinahe unsichtbar, nicht wahrgenommen wird.                                                                                

Aber auch Muster und bestimmte Strukturen tragen zur Tarnung bei. 

Die Ost-Kreischeule passt sich durch ihre braun-weißen Federn dem gestreiften Muster der Baumrinde an, so wie der Gepard an die Umgebung der Grassteppe mit seinem schwarz-gepunkteten Fell.                                            

Das sogenannte "wandelnde Blatt", macht seinem Namen alle Ehre, indem es zwischen Laub durch seine blattähnliche Struktur kaum auffällt.

Tintenfische sind Tiere, an denen man das Fluchtverhalten sehr gut kenntlich machen kann: Bei Bedrohungen stößt er eine dunkle dickflüssige Tintenwolke aus, die wie eine Art Schleier wirkt, die ihn verbirgt, damit er Zeit hat, um zu flüchten.

Bei Walen liegt sogar eine akustische Tarnung vor. Es gibt Kampf- und Fluchtwale. Neuste Erkenntnisse zeigen, dass Fluchtwale um einiges tiefer als Kampfwale singen. Der Fressfeind Orca, kann die Rufe somit kaum wahrnehmen. So bringen sie weder sich, noch Artgenossen in Gefahr.

In der Natur haben sich unterschiedliche Mimikry-Weisen entwickelt.                                  

Schwebefliegen sehen Wespen zum verwechseln ähnlich, nur um Angreifern die Illusion eines gefährlicheren Tiers zu geben.   

Der Monarchfalter und Vizekönigsfalter haben ein sehr ähnliches Muster, wodurch sie Raubtiere kaum unterscheiden können. Die Falter sind für die Räuber ungenießbar, wodurch die Nachahmungen des Musters profitieren.

Kombinationen

Das Reptil der Dornteufel lebt in Australien, genauer im trockenen Inneren des Landes. Zum einen schützt er sich durch sein braun-gelbes Muster, indem er bei einem Erstarren kaum auf dem trockenen braunen Boden auffällt. Und auch seine Stacheln, die rundum an einem Körper und Schwanz sind, schützten ihn vor Angreifern. Hier sind verhaltensbasierte und physische Abwehrmechanismen vereint.

Auch der Tomatenfrosch ist ein gutes Beispiel für Kombinationen von verhaltensbasierten und chemischen Abwehrmechanismen. Wenn ihnen Gefahr droht, blähen sie sich auf. Damit sind sie viel zu groß, um von einer Schlange aus ihrem Versteck geholt zu werden.                                

Auch nutzen sie einen weiteren Mechanismus: Sie sondern ein zähes milchiges Sekret von ihrer Haut ab, was beim Berühren Schwellungen hervorruft und kleinere Räuber verjagt.

Immunabwehr

Auch reißen wir kurz das Thema "Virale und Bakterielle Abwehrstrategien von Tieren" an, um einen vollen Einblick in die Abwehrmechanismen zu gewähren. Die häufigsten Strategien sind die physische und chemische.

Manche Tiere nutzen die physischen Blockierungen. Sowas wie Haut und Schleimhäute verhindern Erreger den Organismus zu befallen.

Zu den chemischen Substanzen gehören Speichel, Tränen oder andere Körperflüssigkeiten. Sie schützen das Tier vor Krankheitserregern, indem sie diese, durch die beispielsweise enthaltenen Enzyme, abtöten können.

Tiere meiden aber auch Interaktionen mit anderen Lebewesen, um sich vor möglichen Übertragungen von Krankheiten zu schützen. Oder meiden Kontakt, da sie selbst von einer Infektion betroffen sind und einer Ausbreitung vorbeugen wollen.

PFLANZEN

Wie ausgeprägt oder komplex die Abwehrmechanismen von Pflanzen sind, hängt ebenfalls vom Lebensraum, der Art und den möglichen Bedrohungen ab. Pflanzen sind kontinuierlich verschiedenen Bedrohungen ausgesetzt, darunter Insektenbefall, Krankheitserreger und abiotische Stressfaktoren wie Trockenheit oder Überschwemmung. Im Zuge ihrer Evolution haben sie komplexe Abwehrmechanismen entwickelt, um zu überleben. Dank dieser Mechanismen sind Pflanzen in der Lage, sich gegen diverse Bedrohungen zu verteidigen. Sie sind entscheidend für ihr Überleben. Eine Pflanze in der Wüste setzt ganz andere Strategien ein, als eine Pflanze im tropischen Regenwald.

Pflanzen müssen nicht nur gegen Insekten oder Pflanzenfresser ankämpfen, sondern müssen auch mit anderen Pflanzen um Ressourcen wie Licht, Wasser und Nährstoffe konkurrieren.

Pflanzen setzen eine Vielzahl von physischen, chemischen und induzierten Abwehrmechanismen, sowie Phytoalexine in der Pflanzenabwehr und ein adaptives Immunsystem ein, um sich zu schützen.

Im Folgendem sind die Anwehrmechanismen aufgelistet.

Passive und aktive Abwehrmechanismen 

Man kann pflanzliche Abwehrmechanismen in zwei Kategorien einteilen: die passiven und die aktiven Abwehrmechanismen.

Passive Abwehrmechanismen sind immer vorhanden und bestehen aus strukturellen Barrieren: dicken Zellwänden, Dornen und Wachsschichten, die Pflanzen vor mechanischen Schäden und Eindringlingen schützen.

Aktive Abwehrmechanismen hingegen werden als Reaktion auf eine Bedrohung aktiviert und umfassen zahlreiche chemische Substanzen und Proteine, die von Pflanzen erzeugt werden, um die Angreifer abzuhalten oder zu bekämpfen. Die Synthese von Phytoalexinen, chemischen Stoffen, die das Wachstum von Mikroben hemmen können, ist ein Beispiel für einen aktiven Mechanismus. 

Mechanische Abwehr 

Als Dornen werden robuste, spitze Auswüchse bezeichnet, die von Teilen des Sprosssystems der Pflanzen, wie Zweigen und Stängeln, gebildet werden. Sie benutzt man als physische Barrieren, um Tiere abhalten Pflanzen zu fressen. 

Stacheln sind keine Auswüchse des Sprosssystems, sondern Anpassungen der Oberhaut oder Rinde. Sie ähneln zwar Dornen, unterscheiden sich von diesen jedoch (Stacheln sind abgeflacht und haften besser als Dornen- kann man anhand der Bilder erkennen). Auch ihre Hauptfunktion besteht darin, Fressfeinde auf Abstand zu halten.

Zusätzliche mechanische Barrieren stellen Haare oder Borsten dar, die auf Blättern und Stängeln vorkommen und Pflanzen vor Insekten schützen. 

Ein typisches Beispiel ist die Rose, die bekannt ist für ihre Dornen. Diese Dornen wirken als wirksame Verteidigung, indem sie Tiere daran hindern, die Pflanze zu fressen und sich an den Blütenteilen zu bedienen.

Chemische Pflanzenabwehrstoffe

Pflanzen stellen zahlreiche chemische Verbindungen her, die für Herbivoren, auch als Pflanzenfresser bekannt,

und Mikroorganismen giftig sind. Natürliche Gifte wirken als starke Abwehrmechanismen, die speziell darauf abzielen, Fressfeinde abzuschrecken oder zu töten. Bitterstoffe hingegen erzeugen durch ihren Geschmack eine abschreckende Wirkung, wodurch die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass die Pflanze gefressen wird. Nicht nur bei der Abwehr von Herbivoren sind diese Stoffe essenziell – auch für die Resistenz gegen Krankheitserreger sind sie von Bedeutung.Natürliche Gifte sind beispielsweise: Alkaloide, Glykoside, Tannine

Ein faszinierendes Beispiel dafür ist die Chilischote. Capsaicin, ein natürlicher Giftstoff (Alkaloid), der vornehmlich in Chilischoten vorkommt, wirkt bei uns Menschen wie ein starkes Brennen. Es dient dabei als Schutzmechanismus gegen Herbivoren.

Phytoalexine in der Pflanzenabwehr

Phytoalexine sind wichtige Bestandteile der pflanzlichen Abwehr und werden als Reaktion auf einen Angriff durch Krankheitserreger synthetisiert. Diese chemischen Verbindungen beeinflussen den Stoffwechsel der angreifenden Organismen, wodurch deren Wachstum gehemmt oder diese direkt getötet werden. Phytoalexine können als Reaktion auf unterschiedliche Umweltreize produziert werden. Die Phytoalexin-Konzentration und Zusammensetzung kann je nach Pflanzenart und der Entwicklungsphase der Pflanze schwanken.

Ein Beispiel für Phytoalexine ist das Resveratrol aus der Weinrebe, die nach Einwirkung von Pathogenen (Krankheitserreger) als Substanzen gebildet werden, um den Erreger zu bekämpfen.

Induzierte Abwehrstrategie

Induzierte Abwehrmechanismen in Pflanzen sind Reaktionen auf bestimmte Stressfaktoren oder Angriffe, die die Resistenz der Pflanze gegenüber zukünftigen Angriffen erhöhen. Zu diesen Mechanismen gehören die Produktion von Abwehrstoffen, die Verstärkung von Zellwänden, die Anreicherung von Antioxidantien und die Aktivierung von Abwehrgenen. Die induzierte Abwehr ist eine adaptive Form, die nur bei Bedarf aktiviert wird und daher sehr energiesparend ist.

Zum Beispiel ist es bei der Ulme so, wenn sie Erzwespen anlockt oder beim Tabak bei hoher Nikotinproduktion.

Systemische erworbene Resistenz

Ein langfristiger Abwehrmechanismus in Pflanzen, der durch eine vorherige Infektion oder andere Arten von Stress aktiviert wird und gegen eine Vielzahl von Krankheitserregern wirkt. Die systemische erworbene Resistenz (SAR) arbeitet ähnlich wie das Immunsystem bei Tieren und ermöglicht es Pflanzen, sich an frühere Angriffe zu erinnern und bei zukünftigen Infektionen schneller und effektiver zu reagieren. Die Resistenzreaktion, die durch spezifische Signalstoffe wie Salicylsäure ausgelöst wird, breitet sich von der Infektionsstelle aus und schützt die gesamte Pflanze.

Die SAR besteht aus einem komplexen Geflecht von signalgebenden Molekülen, Rezeptorproteinen und Genen, die die Produktion von Abwehrstoffen und die Expression von Abwehrgenen steuern.