Dr. Jekyll und Mr. Hyde

Wüstenheuschrecken sind normalerweise Einzelgänger. Sie verbringen ihr drei bis fünf Monate währendes Leben in der Halbwüste und treffen sich nur kurz zur Paarung. Danach legt jedes Heuschreckenweibchen etwa 80 Eier in einer Schaumhülle bis zu zehn Zentimeter tief in den Boden. Viele schaffen auch zwei oder drei Gelege – und paaren sich später erneut. Wenn die Nymphen rund zwei Wochen nach der Ablage schlüpfen, kommt es darauf an, ob es zuvor geregnet hat. Denn je mehr Pflanzen die flügellosen Jungtiere vorfinden, desto mehr von ihnen überleben. In guten Jahren hüpft dann ein ganzer Haufen von Nymphen dicht an dicht über den Boden.

Auslöser: Berührungen an den Beinen

Mehrere Faktoren führen dazu, dass aus diesen harmlosen Grashüpfern ein riesiger Schwarm Fressmaschinen wird – Dr. Jekylls mutieren zu Mr. Hydes. Auslöser sind wohl gegenseitige Berührungen an den Hinterbeinen. Wenn Wüstenheuschrecken in solchen Momenten mehrere Artgenossen sehen und riechen – in Laborexperimenten reichten vier bis fünf Exemplare –, so schüttet ihr Organismus Serotonin aus. Dieser Stoff ist bei Menschen als Glückshormon bekannt. Bei Heuschrecken setzt er eine Metamorphose in Gang, wie britische Forscher 2011 nachwiesen: „Das Serotonin ist der erste Dominostein, der fällt“, erkannte damals Michael Anstey von der University of Oxford.

Binnen weniger Stunden ändern die Tiere ihr Verhalten. Plötzlich meiden sie einander nicht mehr, sondern locken sich vielmehr mit einem bestimmten Duft an und sind gierig hinter Futter her. Das brauchen sie auch, denn es folgen große körperliche Veränderungen: Mit jeder Häutung zum nächsten Nymphenstadium und schließlich zum erwachsenen Tier – bei der Wüstenheuschrecke sind das fünf Häutungen in rund 30 Tagen – entfernt sich das Insekt ein wenig mehr von seinem üblichen Aussehen. Einzelgängerische Nymphen sind grün, in den letzten beiden der fünf Nymphenstadien sind die Tiere dagegen teilweise und am Ende völlig braun, aber immer ohne schwarze Flecken. Die schwärmenden Nymphen – Experten nennen sie „gregär“ – färben sich erst rosa, dann beim Erwachsenwerden knallgelb bis orange mit schwarzer Zeichnung. Manche kommen auch schon als gregäre Nymphen zur Welt, dann sind sie anfangs schwarz. Die Augen und ein Fleck auf dem Hinterkopf sind rot. Mr. Hyde ist größer als Dr. Jekyll, hat längere Flügel, stärkere Flugmuskeln und pflanzt sich häufiger fort. Außerdem fliegt er tagsüber statt nachts.

Ein epigenetischer Effekt

Noch bis Anfang des 20. Jahrhunderts dachten Biologen, es handele sich um zwei verschiedene Heuschrecken-Arten. Inzwischen ist klar: Es liegt ein sogenannter epigenetischer Effekt vor. Ein Umwelteinfluss sorgt trotz gleichen Genoms für eine unterschiedliche Expression der Gene – wie ein Schalter, der umgelegt wird. Als wäre eines Tages Halloween, alle verkleiden sich und feiern wilde Partys.

Das Heuschrecken-Halloween in der Wüste Rub al-Chali fand infolge des regenreichen Jahres 2018 zur Jahreswende statt. Normalerweise ist eine solche Party recht schnell wieder zu Ende. Die meisten Länder, in denen es Wanderheuschrecken gibt – nur 12 von insgesamt über 28.000 Heuschreckenarten weltweit bilden wandernde Schwärme aus –, haben ein Monitoring möglicher Brutgebiete sowie Eingreiftruppen eingerichtet, die mit Pestiziden gegen Nymphenschwärme vorgehen, noch bevor die Tiere fliegen lernen. Denn dann ist die Bekämpfung noch relativ leicht.

Doch die Rub al-Chali ist weitab jeglicher Zivilisation. Außerdem herrscht im Jemen Krieg – da haben die Menschen andere Sorgen –, und die Ausrüstung der Eingreiftruppen wurde in den Kriegswirren zerstört. „Aus diesen Gründen konnte der Urschwarm der aktuellen Plage unbehelligt erwachsen werden und im Januar 2019 Richtung Saudi-Arabien ziehen“, sagt Axel Hochkirch.

Vom Buschfeuer zum Flächenbrand

Hat ein Schwarm Heuschrecken seine Umgebung kahl gefressen, zieht er weiter. Die Nymphen sind noch zu Fuß unterwegs und kaum schneller als zwei Kilometer pro Tag. Wenn sie erwachsen sind und Flügel ausgebildet haben, fliegen sie bis zu 150 Kilometer pro Tag. Dann befallen sie ein anderes grünes Gebiet, fressen auch das leer, legen ihre Eier und fliegen erneut weiter. Und während der Schwarm auf dem Weg andere solitär lebende Wüstenheuschrecken der Gruppe einverleibt, geht bei den Eiern alles von vorne los. Findet die neue Generation feuchte Bedingungen vor, unter denen die Pflanzen erneut sprießen, bildet sich ein weiterer Schwarm. „Aus einem kleinen Buschfeuer kann so ein großer Flächenbrand entstehen“, sagt der Schwarmforscher Iain Couzin, Direktor am MaxPlanck-Institut (MPI) für Verhaltensbiologie in Radolfzell.

Bei der aktuellen Plage ist es mehrfach so gekommen: „Im gesamten betroffenen Gebiet – Ostafrika, Arabische Halbinsel, Südasien – gab es in den letzten zwei Jahren viele starke Niederschläge“, sagt Axel Hochkirch. Also Idealbedingungen allerorten, und bei solchen kann sich die Zahl der Tiere von einer Generation zur nächsten 20-fach, im Extremfall sogar 400-fach vergrößern. Schon die Zahl 20 bedeutet: In nur einem Jahr – vier Generationen – hat man 8000-mal so viele Heuschrecken wie zu Beginn. Hunderte Millionen Tiere in einem Schwarm sind da keine Seltenheit, insgesamt waren 2020 viele Milliarden unterwegs. Auf Tausenden Quadratkilometer Ackerland haben sie die Ernten zerstört und Menschen in den Hunger getrieben. Einsatzkräfte beobachteten, wie Bäume unter dem Gewicht der Insekten zusammenbrachen. Hunderttausende Liter Pestizide wurden gegen die Plage eingesetzt – auch solche, die in Europa verboten sind, weil sie der Umwelt schaden. Doch das nahm man in Kauf.

Die größten Schwärme aller Zeiten

Ein schwacher Trost: Es hätte noch schlimmer kommen können. Die Welternährungsorganisation FAO hatte befürchtet, die Schwärme könnten sich von Ostafrika über die Sahelzone nach Westafrika ausbreiten und dort für Hungersnöte sorgen. Das ist nicht geschehen. Und so schwer es zu glauben ist: Schwärme aus Milliarden von Tieren sind noch gar nichts. 1875 gab es in den USA eine gut belegte Plage der Felsengebirgsheuschrecke, einer Wanderheuschreckenart, die in den Flussauen der Rocky Mountains lebte. Dieses Ereignis hätte wohl auch die Bibelschreiber sprachlos gemacht: Ein Schwarm 1,5-mal so groß wie Deutschland suchte von den Rocky Mountains ausgehend die amerikanischen Great Plains heim, die Kornkammer Nordamerikas östlich der Rockys. In Schätzungen aus Nebraska war von 12,5 Billionen Tieren die Rede. „Es waren die größten Schwärme, die die Menschheit je dokumentiert hat“, bestätigt Axel Hochkirch. Die Folgen für die US-Landwirtschaft waren verheerend.

Umso erstaunlicher: Mittlerweile ist der „Rocky Mountain Locust“, wie US-Amerikaner das Tier nennen, ausgestorben. 1902 wurde das letzte lebende Exemplar gesichtet. Den Hauptgrund dafür sehen Forscher in der zunehmenden Besiedlung des Wilden Westens gegen Ende des 19. Jahrhunderts. Dafür wurden immer mehr Feuchtgebiete entlang der Flusstäler in den Bergen trockengelegt. Den Heuschrecken gingen die Brutgebiete verloren – und in anderen Regionen konnten sie sich nicht dauerhaft ansiedeln.

Aus einem ähnlichen Grund kommt es in Mitteleuropa zu keinen Heuschreckenplagen mehr. Die letzte große wurde 1749 beobachtet. Bis ins 19. Jahrhundert gab es noch kleinere, seither ist Ruhe. Die Europäische Wanderheuschrecke, die damals für Aufsehen sorgte, ist heute innerhalb Europas nur noch am Mittelmeer und in Russland anzutreffen. In Deutschland wurden die letzten Populationen 1949 gesichtet. Der Ursprung der mitteleuropäischen Plagen lag in den Flussauen der Donau, vor allem in ihrem großen Mündungsgebiet am Schwarzen Meer. Von dort zogen die Tiere meist nach Westen. Große Teile dieser Feuchtgebiete sind inzwischen trockengelegt, die Donau, der nach der Wolga zweitgrößte Strom Europas, wurde reguliert.

„Es ist nicht auszuschließen, dass aus dem Mittelmeerraum oder Russland nochmal ein Schwarm zu uns herüberschwappt“, sagt Axel Hochkirch. Und die Population der wärmeliebenden Italienischen Schönschrecke nehme in Deutschland neuerdings wieder zu, auch wenn die kein sehr ausgeprägtes Schwarmverhalten habe. Doch mit großen Plagen in Mitteleuropa sei es wohl vorbei. Aber bei der Bekämpfung der Wüstenheuschrecke liegt der Fall anders. Auen trockenzulegen ist keine Option, denn sie brüten in der Wüste. Der Dauereinsatz von Pestiziden ist wegen der massiven Nebenwirkungen bedenklich. Doch was sind die Alternativen?

Wirkungsvolle Kampfmittel

Einige sind sogar schon im Einsatz: Seit rund 20 Jahren kommt als biologisches Pestizid der Pilz Metarhizium anisopliae var. acridum zur Anwendung. Er tötet zwar auch andere, friedfertige Heuschrecken ab – aber wenigstens nicht so viele weitere Insektenarten. Substanzen aus dem Öl des Niembaums sind ebenfalls in Gebrauch. Sie wirken wie Hormone und unterdrücken die Entwicklung der Heuschreckenlarven. Dennoch kommt man bislang nicht ohne Pestizide aus. „Das Entscheidende ist“, so Experte Hochkirch, „solche Plagen im Keim zu ersticken – wenn die Tiere noch im Nymphenstadium und flugunfähig sind.“ Diesen Moment hat man bei der aktuellen Plage verpasst.

Doch eine kürzlich erschienene chinesische Studie weckt Hoffnung: Den Forschern um Xiaojiao Guo von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking ist es gelungen, den Duftstoff zu identifizieren, mit dem Europäische Wanderheuschrecken im Mr. Hyde-Modus Artgenossen anlocken, um sich zu Schwärmen zusammenzurotten: 4-Vinylanisol. Die Substanz, so Guo, werde vor allem an den Hinterbeinen freigesetzt, sobald ein Tier mit drei bis vier anderen Heuschrecken zusammenkommt. Diese registrieren den Duftstoff mit einem speziellen Rezeptor an ihren Antennen.

Eine Option könnte sein, Fallen mit diesem Pheromon zu entwickeln – ähnlich wie Klebefallen für Fliegen. Eine andere wäre, den Rezeptor chemisch zu blockieren, indem man Hemmstoffe versprüht. Das Schwarmverhalten käme zum Erliegen. Beide Möglichkeiten werden nun intensiv erforscht. „Ob sie zum Ziel führen, bedarf aber noch längerer Untersuchungen“, sagt Axel Hochkirch. „Zudem ist unklar, ob dieses Pheromon bei der Wüstenheuschrecke dieselbe Rolle spielt. Die Chinesen haben nur die Europäische Wanderheuschrecke untersucht, die in China öfter Unheil stiftet.“ Und es gibt noch ein Problem: Als das Serotonin als Auslöser für die Metamorphose entdeckt wurde, hatte das zu der Idee geführt, dieses Hormon zu hemmen. Der Haken daran war, dass Serotonin in der Natur sehr verbreitet ist. Unerwünschte Nebeneffekte – auch beim Menschen – wären wahrscheinlich. Ähnlich könnte es bei 4-Vinylanisol sein.

Flucht und Anlockung

Ein anderer Ansatz ist, die Frühwarnung zu verbessern. Der MPI-Forscher Iain Couzin untersucht, wie Heuschreckenschwärme sich bewegen. Unter anderem will er besser vorhersagen können, wo sie hinziehen. „Interessanterweise haben unsere Studien gezeigt, dass das Schwarmverhalten der Heuschrecken einer Flucht gleicht. Die Tiere haben Angst, kannibalisiert zu werden, wenn die Vegetation knapp wird. Der größte Feind einer Wanderheuschrecke ist eine andere Wanderheuschrecke.“

Doch dieser Trieb geht einher mit der Anlockung per Duftstoff. Was also machen die Heuschrecken? Sie laufen oder fliegen alle in dieselbe Richtung, weil sie sich so am besten aus dem Weg gehen und trotzdem zusammenbleiben können. „Der Zug eines Heuschreckenschwarms gleicht einer Autobahn“, sagt Couzin. „Die beste Methode, in der Masse nicht zusammenzustoßen, ist, in Fahrtrichtung zu bleiben. Dieses Verhalten minimiert die Gefahr, gefressen zu werden, und maximiert gleichzeitig die Chance, neues Futter zu finden.“

Einmal losgezogen habe es ein Schwarm schwer, die Richtung zu ändern. In der Regel fliegt er mit dem Wind und orientiert sich an senkrechten Strukturen wie Bäumen, weil diese oft Futter bedeuten. Offene Gewässer meiden die Heuschrecken. Viel mehr weiß man aber nicht über die Richtung, die ein Schwarm einschlägt. Studien von Couzins Team dazu wurden durch die Corona-Krise unterbrochen, und er hofft, sie bald fortführen zu können. „Aus Laborexperimenten von Grillen wissen wir, dass so ein Schwarm nach fünf, sechs Tagen plötzlich abbiegen kann. Woran das liegt und ob das bei Heuschrecken auch so ist, das müssen wir noch herausfinden.“

Die Forscher wollen Drohnen einsetzen und einzelne Heuschrecken mit winzigen Radiopeilsendern ausstatten, um ihre Bewegungen zu verfolgen und Faktoren wie Wetter oder Geländeformen zu identifizieren, die sie beeinflussen. Am Ende sollen Schwarmmodelle entstehen, um die Menschen ähnlich wie bei Sturmprognosen vorwarnen zu können.

Noch besser wäre es natürlich, einen Schwarm schon bei seiner Entstehung ausfindig zu machen, damit er gar nicht erst loszieht. Allerdings sind regelmäßige Patrouillen durch die weite Wüste kaum zu leisten – zumal in Kriegsgebieten. Helfen könnte hier ein Projekt, an dem Iain Couzins Kollege Martin Wikelski, ebenfalls Direktor am MPI für Verhaltensbiologie, zurzeit arbeitet.

Sein Team telemetriert verschiedene Tierarten, vor allem Vögel – stattet sie also mit Peilsendern und allerlei Sensoren aus und verfolgt ihre Bewegungen per Satellit. Seit vielen Jahren verfolgen die Forscher so den Zug der Weißstörche, die in Süddeutschland den Sommer verbringen und in Afrika überwintern. „Als wir ihre Signale in Afrika beobachteten, stellten wir fest, dass sie mitunter in Gegenden ziehen, wo sie sich normalerweise nie aufhalten, weil es dort viel zu trocken für sie ist“, berichtet Wikelski. „Anhand der Bewegungsmuster konnten wir aber erkennen, dass sie fressen.“ Als die Forscher vor Ort nachsahen, stellte sich heraus, dass dort die Larven der Wüstenheuschrecken aus dem Boden kommen – ein Festmahl für Störche, die in Afrika auch „Heuschreckenvögel“ genannt werden. Demnach können sie anzeigen, wo Heuschreckenschwärme sich zusammenrotten. Wikelskis Team hofft, aus dieser Erkenntnis ein zuverlässiges Alarmsystem entwickeln zu können – eines, das auch in Krisenregionen funktioniert.

Viele harmlose Heuschrecken-Arten

Trotz alldem darf man Heuschrecken nicht verteufeln. Nur ganz wenige der vielen Tausend Heuschrecken-Arten bilden solch gefräßige Schwärme. Und das geschieht auch nur alle 10 bis 20 Jahre. Die meisten Heuschrecken-Arten leben ganz friedlich, viele sind sogar in ihrer Existenz bedroht: In Deutschland sind dies laut Angaben der Deutschen Gesellschaft für Orthopterologie (Heuschreckenkunde) fast die Hälfte der 78 hierzulande lebenden Arten. Weltweit beträgt der Anteil der bedrohten Arten etwa ein Drittel.

Dennoch: Experten befürchten, dass verheerende Plagen etwa durch die Wüstenheuschrecke infolge der Erderwärmung zunehmen. Klimamodelle erwarten für die betroffenen Regionen auch in Zukunft häufiger starke Niederschläge. Auch ein Ende der aktuellen Plage ist noch nicht in Sicht, obwohl viele Länder inzwischen Erfolge bei der Bekämpfung erzielt haben – zumal die Corona-Pandemie Gegenmaßnahmen erschwert. „Ich befürchte, dass das kommende Jahr noch sehr problematisch wird“, sagt Iain Couzin. „Selbst in Ländern, wo sich die Plage erfolgreich eindämmen ließ, kann sich die Lage schlagartig wieder ändern, wenn die nächste Generation schlüpft und erneut auf Regen trifft.“

In Robert Louis Stevensons Originalgeschichte von Dr. Jekyll und Mr. Hyde verwandelt sich der friedliche Dr. Jekyll am Ende immer häufiger in Mr. Hyde. Als ihm der Trank ausgeht, der ihn jedes Mal wieder zurückverwandelt, spekuliert Jekyll in einem letzten Brief, ob Mr. Hyde als gesuchter Mörder wohl von der Polizei gefasst und hingerichtet werden wird. Oder ob sein böses Ich den Mut aufbringen wird, sich selbst zu töten – was dann geschieht.

Diesen Gefallen werden uns die Wüstenheuschrecken nicht tun, da hilft es nicht, dass sie sich auch gegenseitig fressen. Wenn sich das Wetter nicht gegen die Heuschrecken wendet, ist es am Menschen, ihnen Einhalt zu gebieten. „Der einzige Weg aus der Krise“, sagt Keith Cressman, der bei der Welternährungsorganisation FAO die Bekämpfungsmaßnahmen der Heuschreckenplage leitet, „ist eine internationale Zusammenarbeit.“