Von Biolumineszenz ist die Rede, wenn Lebewesen Licht an ihre Umgebung abgeben. Welche Tierarten leuchten können und was für chemische Vorgänge dahinterstecken, erklären wir dir hier.
Der Begriff der Biolumineszenz setzt sich aus dem griechischen Wort für „Leben“ (bios) und dem lateinischen Wort für „Licht“ (lumen) zusammen. Als biolumineszent gelten also Lebewesen, die Licht erzeugen können. Oft verfügen sie dafür über spezielle Leuchtorgane. Es gibt aber auch Tiere, die nicht selbst leuchten, sondern nur in Symbiose mit anderen Lebensformen in der Lage dazu sind. Biolumineszenz kann somit unterschiedliche Ursachen haben und auch unterschiedlichen Zwecken dienen.
Leuchtende Tiere gibt es vor allem in der Tiefsee
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Bei den meisten biolumineszenten Tieren handelt es sich um Fische oder andere Meereslebewesen. Vor allem in der Tiefsee leben viele leuchtende Arten. Zu den bekanntesten zählen der Anglerfisch, die Seezunge, der Plattkopf oder die Familie der Seenadeln, zu denen etwa das Seepferdchen gehört. Aber auch Kalmare wie der Vampirtintenfisch oder die Wunderlampen, bei denen schon der Name auf ihre Leuchtfähigkeit hinweist, sind biolumineszent. Darüber hinaus gibt es verschiedene Leuchtquallen, Leuchtgarnelen und leuchtende Korallen. Sogar unter den Einzellern finden sich Beispiele für Biolumineszenz: Das sogenannte Meeresleuchten ruft zum Beispiel leuchtender Plankton hervor.
An Land sind leuchtende Tiere wesentlich seltener anzutreffen. Bei Landwirbeltieren kommt Biolumineszenz grundsätzlich nicht vor. Unter den Insekten finden sich aber einige Leuchtkäferarten, insbesondere das Glühwürmchen oder der Springschwanz.
Auch biolumineszente Pflanzen existieren grundsätzlich nicht. Forscher:innen spielen allerdings seit kurzem mit dem Gedanken, die natürliche Leuchtkraft biolumineszenter Tiere auf Pflanzen zu übertragen und so zum Beispiel Straßenlaternen durch leuchtende Bäume zu ersetzen. Solche Pläne sind aber noch nicht ausgereift und werden ethisch kontrovers diskutiert.
Neben biolumineszenten Tieren gibt es in der Natur außerdem einige Pilzsorten, die leuchten können. Häufig haben sie klangvolle Namen wie „Honiggelber Hallimasch“ oder „Leuchtender Ölbaumpilz“. Bekannt sind derzeit 71 biolumineszente Pilzarten. Sie machen damit nur einen relativ kleinen Teil der insgesamt rund 100.000 weltweit verbreiteten Pilzsorten aus.
Biolumineszenz: Wie Tiere Licht erzeugen
Die Frage, wie Biolumineszenz funktioniert, lässt sich nicht pauschal beantworten, weil es unterschiedliche Funktionsweisen gibt. Allgemein unterscheiden Biolog:innen zwischen primärer Biolumineszenz und sekundärer Biolumineszenz:
- Primäre Biolumineszenz entsteht normalerweise durch eine chemische Reaktion im Körper des Tieres. Welche chemischen Stoffe dabei eine Rolle spielen, unterscheidet sich je nach Tierart. Bei Leuchtkäfern und vielen anderen Arten ist der verantwortliche Stoff etwa Luciferin, eine Carbonsäure, die mit dem Enzym Luciferin reagiert. Durch den Oxidationsprozess, der dabei in Gang gesetzt wird, entsteht das körpereigene Leuchten. Ein anderer Stoff, der im Zusammenhang mit Biolumineszenz steht, ist das Photoprotein Aequorin. Es wird durch Calcium aktiviert und strahlt dann ein blaues Licht aus. Besonders bekannt für diesen Prozess ist die Leuchtqualle Aequorea victoria, die im Pazifischen Ozean lebt.
- Ein Beispiel für sekundäre Bioluminiszenz ist dagegen der Anglerfisch. Er leuchtet nicht von selbst, sondern ist dazu auf sogenannte Photobakterien angewiesen, mit denen er in Symbiose lebt. Er bietet ihnen Nahrung und Schutz, sie erhalten dafür seine Leuchtfähigkeit aufrecht.
Primäre Biolumineszenz tritt deutlich häufiger auf als sekundäre. Die meisten biolumineszenten Tiere sind also selbst zum Leuchten in der Lage und nicht auf eine Partnerschaft mit anderen Organismen angewiesen.
Warum leuchten Tiere eigentlich?
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Nicht nur die Funktionsweise von Biolumineszenz variiert – auch die Gründe, warum Tiere überhaupt leuchten, sind vielfältig. Das Leuchten ist dabei oft nicht nur auf einen bestimmten Zweck beschränkt, sondern kann gleich mehrere Vorteile haben.
Häufig nutzen biolumineszente Tiere ihre Leuchtfunktion als Lockmittel. Wer dabei angelockt wird, unterscheidet sich je nach Kontext. Der Anglerfisch ist zum Beispiel dafür bekannt, mit seiner leuchtenden „Angel“ Beute anzuziehen. Das Leuchten kann aber auch bei der Partnersuche nützlich sein. So etwa bei Glühwürmchen: Den flugunfähigen Weibchen dient ihr Licht als Mittel, um die Männchen auf sich aufmerksam zu machen und sich erfolgreich zu paaren. Auch bei anderen Tierarten können solche Lichtsignale Kommunikationszwecke erfüllen.
Ebenso gut kann das Leuchten allerdings die genau entgegengesetzte Funktion erfüllen. Statt potenzielle Beute anzulocken, hat es den Zweck, Fressfeinde einzuschüchtern, abzulenken oder in die Flucht zu schlagen. Näher untersucht haben Forscher:innen diesen Abschreckungsmechanismus beispielsweise am Fall der kalifornischen Tausendfüßlerart Motyxia.
Biolumineszenz: Ein funktionierendes Ökosystem ist wichtig
Biolumineszente Arten sind in der Regel sehr spezifisch an ihr jeweiliges Ökosystem angepasst. Dass dieses Ökosystem im Gleichgewicht bleibt, ist deshalb wichtig für ihre Existenz.
Besonders deutlich wird das in Fällen von sekundärer Bioluminiszenz, in denen Symbiose notwendig ist, um das Leuchten zu erzeugen. Tiere wie der Anglerfisch sind etwa auf spezielle Bakterienarten im Wasser angewiesen. Fehlen diese Bakterien, beeinträchtigt das auch die Überlebensfähigkeit ihrer Symbionten – lediglich eines der Beispiele für die vielen komplexen Zusammenhänge im Ökosystem des Meeres.
Dieses Ökosystem ist heute durch Überfischung, Plastikmüll und andere menschengemachte Ursachen zunehmend gefährdet. Umso wichtiger ist es, den Schaden zu begrenzen und dabei auch das eigene Konsumverhalten zu reflektieren. Im Alltag kannst du zum Beispiel helfen, die Meere zu entlasten, indem du Produkte mit Mikroplastik vermeidest. Wenn du auf Fisch nicht verzichten magst, solltest du darauf achten, ihn aus möglichst nachhaltiger Quelle zu beziehen, um nicht zur Überfischung beizutragen. Tipps und Hinweise dazu findest zu in unserem Übersichtsartikel: Fisch essen: Das solltest du unbedingt beachten.
Übrigens: Auch an Land können sich Veränderungen der Umwelt negativ auf biolumineszente Tiere auswirken. So haben Glühwürmchen durch die Lichtverschmutzung in besiedelten Gebieten oft Schwierigkeiten bei der Partnersuche.
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