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Hintergrund: Symbiosen

Symbiosen

Seeanemonen erbeuten mit ihren Tentakeln kleine Fische. Wie kann es sein, dass bestimmte Fischarten zwischen den nesselnden Fangarmen Schutz suchen? Korallen sind planktonfressende Tiere und sind zum Teil doch direkt auf Fotosynthese angewiesen. Es gibt Krebsarten, die sich einen Fisch als "Wachhund" halten.

Das sind nur einige Beispiele für die skurrilen Wechselbeziehungen, denen man im Meer begegnen kann. Viele Arten leben mit anderen in einer Symbiose, mal zu beiderseitigem Nutzen, mal wird der eine vom anderen mehr oder weniger ausgenutzt.

Symbiosen

Unter Wasser geht es nicht nur ums Fressen und gefressen werden: Wenn ein Krebs eine Höhle baut, einen Fisch bei sich aufnimmt und der Fisch dafür den Krebs beschützt, nennt man das Symbiose. Finde heraus, welche Meeresbewohner „echte Freunde“ sind und wie sie zusammenarbeiten, um zu überleben!

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1. Steinkorallen und Algen

Eine Symbiose im Sinne wechselseitigen Nutzens (Mutualismus) stellt das Zusammenleben riffbildender Steinkorallen mit einzelligen Algen dar. Viele Steinkorallen beherbergen in ihren äußeren Zellschichten einzellige Algen. Es handelt sich um sogenannte Zooxanthellen, die wegen ihrer Lebensweise im Körperinneren ihrer Wirte als Endosymbionten bezeichnet werden. Der Korallenpolyp und seine Algen stehen in einem engen, regen Nährstoffaustausch. Von diesem Zusammenleben profitieren beide Partner.

Der Polyp fängt Plankton, nimmt aber auch gelöste Stoffe wie Nitrat und Aminosäuren direkt über die Körperoberfläche auf. Die Algen betreiben wie alle Pflanzen Fotosynthese und bauen dadurch energiereiche Verbindungen auf, von denen sie einen Teil an den Polypen abgeben. So versorgen sie den Polypen mit Zucker, Glyzerin und Aminosäuren. Im Gegenzug erhalten die Algen vom Polypen Kohlendioxid sowie phosphor- und stickstoffhaltige Stoffwechselprodukte, die sie zum Wachstum benötigen. Diese Verbindungen sind für den Polypen sowieso nur Abfallprodukte, es entstehen also keine zusätzlichen "Kosten". In dieser Symbiose findet also ein Recycling von Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor und Mineralien statt.

Bei der engen räumlichen Kopplung zwischen Algen und Polyp läuft dieses Recycling wesentlich ökonomischer ab, als es außerhalb im Ökosystem Meer über die vielen Stufen der Nahrungskette möglich wäre. In dem eng aufeinander abgestimmten Stoffwechsel der beiden Partner werden die im nährstoffarmen tropischen Meer seltenen Spurenstoffe optimal genutzt. Das ermöglicht den Korallen eine sehr hohe Primärproduktion, die zu den Spitzenwerten auf der Erde zählt. Auch in anderen Tiergruppen, zum Beispiel bei Weichkorallen oder Seeanemonen, finden sich viele Arten mit symbiontischen Zooxanthellen.

2. Seeanemone und Clownfisch

  • Ein Anemonenfisch (Clownfisch) vor einer Seeanemone; Rechte: dpa Wenn es um seine Anemone geht, versteht der Clownfish keinen Spaß; Rechte: dpa

Dieses bekannte Beispiel einer Symbiose ist für Clown- oder Anemonenfische obligatorisch, das heißt sie kommen nicht ohne "ihre" Seeanemone aus. Ohne ihre Wirtsanemonen wären sie leichte Beute für zahlreiche Fressfeinde. Und da sie keine guten Schwimmer sind, entfernen sie sich höchstens wenige Meter von ihrem Heim. Im natürlichen Lebensraum sind sie nie ohne ihre Wirtsanemone anzutreffen. In kurzen Abständen "baden" die Fische in dem mit Nesselkapseln bewehrten Tentakelwald. Auch die Nacht verbringen sie tief eingekuschelt in ihrer Wirtsanemone. Was für andere Tiere tödlich sein kann, ist den Anemonenfischen eine exklusive Schutzburg. Kein Fressfeind traut sich, die Anemonenfische zwischen die stechenden Tentakel zu verfolgen.

Ein Anemonenfisch bezieht seine Anemone schon in frühesten Lebenstagen. Dazu müssen sie sich zunächst vorsichtig und wiederholt an den schleimigen Tentakeln der Anemone reiben. Dadurch erwirbt der Hautschleim des jungen Fisches die chemische Signatur der Anemone. So wird der Hautschleim des Fisches von den Nesselzellen der Anemone nicht mehr als fremd erkannt und löst bei Berührungen keine Entladungen aus. Es ist das gleiche Prinzip, mit dem die Anemone verhindert, sich mit ihren vielen Armen selber zu nesseln. Dieses "Baden" zwischen den Tentakeln der Anemone muss der Clownfisch regelmäßig wiederholen, um seinen Schutz aufrecht zu erhalten. Trennt man einen Clownfisch für einige Zeit von seiner Anemone, muss er seinen Nesselschutz erst wieder neu erwerben.

Einen gewissen Vorteil kann das Zusammenleben auch für die Anemone haben: Clownfische verteidigen ihre Anemone zuweilen energisch gegen andere Fische oder Nacktschnecken, die an den Tentakeln fressen würden. Selbst einem Taucher gegenüber kennen die Winzlinge manchmal kein Pardon. Tollkühn versuchen sie, den vermeintlichen Anemonenfeind zu vertreiben und stupsen ihn dazu schon mal an. Dennoch ist das Zusammenleben für die Anemone nicht gleichermaßen lebenswichtig. Vielfach sieht man die in Frage kommenden Anemonen als große, gesunde Exemplare auch ohne Fischbewohner.

3. Krebse als Korallenwächter

  • Garnelenart (Periclimenes yucatanicus) Diese Garnele verteidigt ihre Anemone; Rechte: Mauritius

Krebse leben häufig in Assoziation mit Nesseltieren. Und besonders beliebt unter diesen sind Anemonen. Ähnlich den Anemonenfischen haben es viele Garnelen und einige andere Krebse geschafft, von ihrem Wirt nicht genesselt zu werden. So erlangen sie Schutz vor Raubfeinden, die sich vor dem Nesselgift der Anemonen hüten müssen.

Ein gut untersuchtes Beispiel kommt aus der Karibik. Vom Zusammenleben mit der Garnelenart Periclimenes yucatanicus profitiert möglicherweise auch die Anemone. Es konnte gezeigt werden, dass das Wasser zwischen den Tentakeln einen erhöhten Ammoniakgehalt aufweist. Der von den Garnelen als Stoffwechsel-Endprodukt ausgeschiedene Ammoniak dient den symbiontischen Zooxanthellen der Anemone als Stickstoffdünger. Die Zugabe von Ammoniak erhöht nachweislich die Produktion der Zooxanthellen.

Krabben der Gattung Trapezia leben zwischen den Zweigen ästiger Korallen der Familie Pocilloporidae. Die Korallenäste bieten den Krabben Tarnung und den Schutz ihrer Nesselzellen. Aber auch die Koralle hat einen Vorteil: Versucht ein Dornenkronen-Seestern von der Koralle zu fressen, wird er von der Krabbe attackiert. Er bricht dazu die Stacheln des Seesterns ab. Der Seestern ergreift daraufhin die Flucht.

4. Wächtergrundeln und Pistolenkrebse

  • Eine Wächtergrundel und ein Pistolenkrebs an ihrem Höhleneingang; Rechte: imago Wächtergrundel und Pistolenkrebs teilen sich eine Höhle; Rechte: Imago

Eine der interessantesten und komplexesten Partnerschaften ist die Wohngemeinschaft von Pistolenkrebsen mit Wächter- oder Partnergrundeln. Hier handelt es sich um eine Symbiose mit handfesten Vorteilen für beide Partner. Die fast blinden Pistolenkrebse legen Tunnel im Sandboden an und sind mit ständigen Instandhaltungsarbeiten beschäftigt. Tagsüber sieht man die Pistolenkrebse unermüdlich Sand aus dem Stollen schaufeln. Kommt der Krebs zum Abladen seiner Sandfracht in den Eingangsbereich der Höhle, hält er über seine Antennen ständig Kontakt mit der Partnergrundel.

Die Partnergrundel liegt vor dem Eingang der Wohnröhre, hält Wache und schnappt gelegentlich im schnellen Vorstoß nach kleinen Beutetieren. Bei Beunruhigung, etwa bei Annäherung eines Fressfeindes, flüchtet die Grundel blitzschnell in die Wohnröhre. Die schnelle Bewegung ist gleichzeitig das Signal für den Krebs, ebenfalls umgehend in die Höhle zu fliehen. Der Vorteil für beide Partner liegt auf der Hand: Die Krebse haben mit ihren Fischpartnern scharfäugige und äußerst aufmerksame Wächter, die nahende Fressfeinde rechtzeitig entdecken. Und auf dem deckungslosen Sandgrund stellt die vom Krebs geschaffene Wohnröhre für die Grundel einen sicheren Fluchtort dar.

5. Putzergewerbe

  • Ein Putzerfisch reinigt eine Muräne; Rechte: picture alliance / Reinhard Dirs Saubere Sache: Putzerfische knabbern die Parasiten von der Muräne ab; Rechte: picture-alliance/Reinhard Dirs

Ein Beispiel für Symbiosen unter Fischen ist die zwischen Putzerlippfischen und anderen Fischen als "Putzkunden". Der Vorteil ist gegenseitig: Die Behandlung befreit den Putzkunden von lästigen Hautparasiten, welche wiederum dem Putzerlippfisch als Nahrung dienen. In günstigen Fällen kann auf diese Weise die Zahl der Hautparasiten eines Putzkunden auf ein Fünftel reduziert werden.

Die Putzerlippfische ihrerseits können so den Großteil ihres täglichen Nahrungsbedarfes decken. Auch manche Garnelen haben das Reinigungsgewerbe für sich entdeckt. Genau wie die Putzerfische betreiben sie regelrechte "Service-Stationen". Mit ihrer auffälligen Körperfärbung signalisieren sie von Weitem ihre Dienste und warten auf Kundschaft.

6. Schiffshalter

  • Schiffshalterfische, die sich an einem Zitronenhai festgesaugt haben; Rechte: picture alliance / Franco Banfi Schiffshalterfische reisen gerne Huckepack; Rechte: picture-alliance/Franco Banfi

Vom einseitigen Nutzen geprägt ist das Verhältnis zwischen Schiffshaltern und ihren "Transporteuren". Schiffshalter sind Fische, die durchaus selbst schwimmen können, sich aber mit Vorliebe von anderen durchs Wasser ziehen lassen und so Energie sparen. Bei ihnen ist die erste Rückenflosse zu einer gefurchten Saugscheibe umgewandelt. Damit heften sie sich, einen Unterdruck erzeugend, an andere Tiere - vor allem an Haie, Mantas und andere große Fische, an Wale und Delfine, gelegentlich auch an Meeresschildkröten oder eben an Schiffsrümpfe. Der Saugfisch hat damit als "Schwarzfahrer" ein Transportmittel, was für ihn eine äußerst energiesparende Möglichkeit darstellt, auch größere Strecken zurückzulegen.

Als Jungtiere fressen Schiffshalter noch Parasiten von der Haut ihrer Wirte. Erwachsene Schiffshalter dagegen können mit ihrem großen Maul die kleinen Parasiten gar nicht schnappen. Sie leben zudem meist räuberisch. Durch ihr Transporttier gelangen sie unbemerkt dicht an Fischschwärme, auf die sie sich aus der Deckung heraus stürzen. Für den "Partner" sind größere Schiffshalter also überhaupt nicht von Nutzen. Im Gegenteil: Durch die verursachten Wasserverwirbelungen, die sie auf der Körperoberfläche ihres schwimmenden Wirtes erzeugen, stören sie dessen Stromlinienform, was sich besonders bei kleineren Wirten ungünstig auf die Energiebilanz des Schwimmens auswirkt.

Kleinere Wirte werden durch ihre "Anhängsel" auch beim Manövrieren behindert. Zudem kann die Saugscheibe der Schiffshalter stärkere Blutergüsse und Gewebeschäden auf der Haut ihres Wirts hervorrufen. Bei diesem Zusammenleben ist zumindest bei erwachsenen Saugfischen also eine deutliche Tendenz zu deren einseitigem Vorteil, verbunden mit Nachteilen für den Wirt festzustellen.

Definition: Die verschiedenen Arten von Symbiosen

Im Meer, wie allgemein in der Natur, gibt es vielfältige Formen des Zusammenlebens von Organismen verschiedener Arten. Sie werden unterschieden und eingeteilt anhand der Vor- und Nachteile, die sie für die beteiligten Partner mit sich bringen. So bezeichnen zum Beispiel die Begriffe Probiose oder Karpose ein Zusammenleben, aus dem nur eine Art einen Vorteil zieht. Die Partnerart hat hierbei keinen Vorteil, aber auch keinen Nachteil.

Geht es dabei um den Nahrungserwerb, wird solch ein Zusammenleben meist als Kommensalismus, die beteiligten Partner als Kommensalen (lateinisch für Tischgenossen oder Mitesser) bezeichnet. Beim Parasitismus profitiert eine Art auf Kosten der anderen, die im Gegenzug mehr oder weniger stark geschädigt wird. Beim Mutualismus haben beide Partner einen Vorteil. Anders als international üblich, wird im Deutschen die Symbiose, die eigentlich nur Zusammenleben bedeutet, in der Regel gleichgesetzt mit Mutualismus.

Es gibt zahlreiche Abstufungen und Übergänge in den verschiedenen Formen des Zusammenlebens, und in vielen Fällen sind die Verhältnisse zwischen den Partnern nicht hinreichend bekannt. So treten zum Beispiel bei einigen Formen des Kommensalismus Tendenzen zur mutualistischen Symbiose (mit beiderseitigem Nutzen) oder zum Schmarotzertum auf. Generell birgt eine Symbiose bei allen Vorteilen immer auch das Risiko, dass sie sich im Laufe der Evolution zu Ungunsten eines der beiden Partner entwickelt.

Form des Zusammenlebens Organismus A Organismus B
Konkurrenz
Parasitismus +
Räuber/Beute +
Karpose/Probiose O +
Kommensalismus O +
Mutualismus + +
Neutralismus O O