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Letzte Änderung: 19.11.06

G. Krisper: Evolution und Populationsstruktur europäischer Scutoverticidae (Acari, Oribatida)
       (FWF; Projektnr.: P 19544. Start: Jänner 2007; Dauer: 3 Jahre)

Kurzfassung:

Evolution und Populationsstruktur europäischer Scutoverticidae (Acari, Oribatida).   Die Hornmilbenfamilie Scutoverticidae gehört zu den "Höheren Oribatida" (Circumdehiscentiae). Mehr als 60 Scutoverticiden-Arten sind bisher weltweit beschrieben. In Mitteleuropa sind bisher vier Genera mit neun Species gefunden worden. Diese Arten bewohnen Böden mit stark wechselnden Umweltbedingungen (Überschwemmungsflächen, versalzte Böden) oder kommen an Trocken- und Felsstandorten vom Tiefland bis in die alpine Stufe vor - meist isolierte Habitate, die nur weit voneinander entfernt anzutreffen sind. Das System der Scutoverticidae und der Familien im verwandtschaftlichen Umfeld ist im Fluss. Die meisten Arten sind unvollständig beschrieben und ihre Jugendstadien sind größtenteils nicht untersucht. Solche Kenntnislücken führen oftmals zur unnötigen Neubeschreibung von Arten - Umstände, die auch für andere Hornmilbenfamilien zutreffen. Daher sind die mitteleuropäischen Scutoverticidae besonders geeignet, um als Modell für eine multidisziplinäre Untersuchung dieser Probleme zu dienen. Dabei geht es um die Beantwortung zweier Fragenkomplexe: 1) Wie groß sind die morphologischen und genetischen Unterschiede innerhalb und zwischen geographisch isolierten Populationen einer Art. Ist Genfluss zwischen weit entfernten Populationen nachweisbar oder sind in jenen Species cryptische Arten verborgen, denen zurzeit eine breite ökologische Potenz zugeschrieben wird, wie bei Scutovertex minutus oder S. sculptus? Für diese Untersuchungen werden neben morphologischen Daten, Beobachtungen zu Fortpflanzung und postembryonaler Entwicklung vor allem molekulare Daten (mtDNA Sequenzen, AFLP-fingerprinting) herangezogen. 2) Ist die Gattung Scutovertex eine monophyletische Einheit und stellen die Scutoverticidae ein Monophylum oder eine para- bzw. polyphyletische Gruppe dar? Der Vergleich verschiedener Gattungen der Scutoverticidae mit Vertretern aus Familien im verwandtschaftlichen Umfeld (z.B. Micreremidae, Passalozetidae, Cymbaeremaeidae, Unduloribatidae) anhand mitochondrialer (COI) und nukleärer Sequenzen (28S rDNA) sowie morphologischer Daten und deren phylogenetische Analyse soll zu einer Klassifikation der Familie Scutoverticidae beitragen, die auf einem natürlichen System verwandtschaftlicher Beziehungen beruht.

G. Raspotnig: Chemosystematik bei Hornmilben (Oribatida)
       (FWF; Projektnr.: P 18468. Start: März 2006; Dauer: 3 Jahre)

Kurzfassung:

Chemosystematik bei Hornmilben (Oribatida) - Öldrüsensekrete als Pool neuer Merkmale für phylogenetische Untersuchungen.   Klassifikationen der Hornmilben (Oribatida), einer mittlerweile etwa 10.000 beschriebene Arten umfassenden Milbengruppe, sind künstlich und repräsentieren zumeist nur Bestimmungsschlüssel ohne phylogenetischen Anspruch. Ein phylogenetisch wichtiges Merkmal der Hornmilben sind jedoch die sogenannten "Öldrüsen" (syn. opisthonotal glands): deren Vorhandensein teilt die Hornmilben in die primitiven öldrüsenlosen Palaeosomata und Enarthronota und in die wesentlich größere, monophyletische Gruppe der "glandulaten" Hornmilben (zu denen neuerdings auch die astigmaten Milben gerechnet werden). Obwohl das Vorhandensein von Öldrüsen innerhalb der glandulaten Gruppen zu einem symplesiomorphen Merkmal degradiert ist, läßt sich über die Sekretchemie von Öldrüsen eine neue Ebene von Öldrüsenmerkmalen erschließen: Öldrüsensekretprofile sind artspezifisch zusammengesetzt, stabil und für phylogenetische Untersuchungen von Oribatiden bestens geeignet. Zur Zeit läßt sich folgendes Bild zeichnen: Kohlenwasserstoffe scheinen die plesiomorphe Grundausstattung von Öldrüsensekreten zu bilden; sie sind in allen bisher chemisch untersuchten Hornmilbensekreten, auch in denen der basalen glandulaten Hornmilben (z.B. Parhyposomata) bis hin zu den astigmaten Milben vorhanden. Dagegen scheint ein Set aus Terpenen und Aromaten (die sogenannten "astigmatid compounds") erst innerhalb der mixonomaten Hornmilben entstanden zu sein und dürfte von den Mixonomata aufwärts alle weiteren Gruppen als Monophylum charakterisieren. Ausgehend von diesen vielversprechenden Ansatzpunkten, soll mit dem vorliegenden Projekt erstmals Chemosystematik mit Öldrüsensekretprofilen von Hornmilben auf breiter Basis betrieben werden. Dabei ist ein umfangreiches chemisches "Screening" von in Österreich vorkommenden Hornmilbenarten mit repräsentativen Vertretern aus 30 Hornmilbenüberfamilien (also das gesamte Spektrum der Hornmilben abdeckend) geplant. Die daraus entstehende chemische Datenbank würde einen Pool neuer phylogenetisch wichtiger Merkmale darstellen: ein unabhängiges Datenset neben morphologischen und molekularen Merkmalen. Insbesondere Fragen, die durch auf traditionellen Daten beruhenden Analysen bisher nicht zu lösen waren (z.B. monophyletische Gruppen und Verwandtschaftbeziehungen innerhalb der Oribatiden, Paraphylie der "Mixonomata" und "Desmonomata", evolutionärer Ursprung der Astigmata und Brachypylida), sollen mithilfe dieses neuen Datensets beantwortet werden.

R. Schuster: Die Öldrüsen der Hornmilben (Acari, Oribatida)
       (FWF; Projektnr.: P 14863 Dauer: 2001-2004)

Zusammenfassung:

Erstmals wurden umfassende wissenschaftliche Daten zum bislang kaum untersuchten, aber sehr großen und auffälligen exokrinen Drüsensystem der Hornmilben, den sogenannten Öldrüsen oder opisthonotal glands, erhoben: Diese Drüsen kennzeichnen den Großteil der Hornmilben (Ausnahmen sind nur die primitivsten Taxa) und, in homologer Form, auch die astigmaten Milben. Bei Oribatiden bildeten die Drüsen bislang eine der großen, noch ungelösten Fragen der Acarologie. Oribatiden-Öldrüsen sind paarige, sack- bis scheibchenförmige Hohldrüsen, die über je eine Pore an jeder Körperseite - zumeist laterodorsal im mittleren oder hinteren Opisthosomabereich - nach außen münden. Die Drüsen bestehen im wesentlich aus einem großen, ungeteilten Reservoir, das vollständig von einer feinen Intima ausgekleidet ist; das sackartige Reservoir ist von sekretorischem Drüsengewebe umgeben. Das Reservoir kann ein einschichtes Epithel aus nicht-drüsenaktiven Zellen besitzen (z.B. bei Collohmannia gigantea) oder auch stellenweise mehrschichtig sein und drüsenaktive Zellen beinhalten (wie bei Jungtieren von Hermannia convexa). Die Sekretabgabe erfolgt intermittierend bzw. willkürlich, und zwar über klappenartige Verschlußstrukturen im Porenbereich, die über Muskeln bewegt werden können. Nach unseren Ergebnissen stellen die Öldrüsen der Hornmilben - bisher hinsichtlich ihrer biologischen Funktion als thermo- oder osmoregulatorische Organe fehlinterpretiert - ein chemisches Schutzsystem im weitesten Sinn dar, das chemische Verteidung gegen Prädatoren wie auch die Produktion von Alarmpheromonen und fungistatischen Komponenten mit einschließt. Öldrüsen bilden damit tatsächlich ein zentrales biologisch-chemisches System der Lebens- und Überlebensstrategien der Hornmilben. Öldrüsen repräsentieren auch, wie bisher zumindest für 2 Arten nachgewiesen, das einzig bisher bekannte Signalstoffsystem der Hornmilben. Öldrüsensekrete bestehen hauptsächlich aus Terpenen, Aromaten und Kohlenwasserstoffen in unterschiedlichsten, artspezifischen Kombinationen. Charakteristische Öldrüsensekret-profile kennzeichnen monophyletische Gruppen innerhalb der Oribatiden auf jeder taxonomischen Ebene. Evolutionäre Veränderungen in der Chemie von Öldrüsensekreten lassen sich von den basalen öldrüsentragenden Gruppen bis hin zu den Öldrüsensekreten weiter abgeleiteter Gruppen oder auch hin zu den astigmaten Milben verfolgen ("Chemosystematik"). Damit unterstützen unsere chemischen Daten eindrucksvoll die Hypothese vom Ursprung der astigmaten Milben aus einer ursprünglichen Hornmilbenverwandtschaft und schaffen die Basis für eine weiterführende, umfassende chemosystematische Studie an Oribatiden, die nun mit einem Set gänzlich neuer, phylogentisch wichtiger Merkmale durchgeführt werden kann.