-> Wie leuchten sie?

-> Warum leuchten sie?

-> Wo kann man Leuchtkäfer finden?

-> Warum können so viele Weibchen (Lampyridae, Phengodidae) nicht fliegen?

-> Wie kann ich Leuchtkäfer fördern?

 _________________________________________________________________________________________________

-> Was sind eigentlich Leuchtkäfer?
Als Leuchtkäfer im eigentlichen Sinne bezeichnet man die Käfer-"Familie" Lampyridae. Die nahe verwandten Phengodidae werden häufig als "Federleuchtkäfer" angesprochen. Andere "Familien", für die Biolumineszenz typisch ist, sind z.B. die Rhagophthalmidae und Omalisidae. Etwas inkorrekterweise könnte man sie als "Ur-Leuchtkäfer" recht treffend benennen. Sie sind nah mit den Lampyridae und Phengodidae verwandt und werden z.T. nicht als eigene "Familien" anerkannt, so dass Vertreter der "Ur-Leuchtkäfer-Familien" auch je nach Autor zwischen Lampyridae und Phengodidae hin-und-her verschoben werden (kürzlich z.B. in Stanger-Hall et al. [35]). Wörtlich genommen können aber auch generell Käfer mit Leuchtvermögen als Leuchtkäfer gelten, oder einfach mal "auf Schlau übersetzt", könnte man sagen: "Es handelt sich um biolumineszente Vertreter des Taxons Coleoptera." Verbreitet sind auch die Begriffe "Glühwürmchen" bzw. "Glühwurm" wegen den ebenfalls leuchtenden wurmähnlichen Larven und/ oder den oft larviformen (den Larven ähnelnden) Weibchen. Im englischsprachigen Raum findet man entsprechend den Begriff "glowworm" bzw. "glow-worm". Weitere umgangssprachliche Begrife sind "lightning bug" (=Blitz-Wanze) und "firefly" (= Feuerfliege; wird z.B. auch für leuchtende Pilzmücken verwendet). Federleuchtkäfer werden auch "railroad worms" (=Eisenbahn-Würmer) genannt, da die Weibchen aufgrund der Anordnung ihrer Leuchtorgane einem Wagon mit Seitenfenstern ähneln. Eine Gattung der Elateridae (=Schnellkäfer) trägt die Bezeichnung "ford bug" (Ford (gemeint ist die Automarke)-Wanze), da seine Leuchtorgane in Anzahl und Farbe etwa einer PKW-Beleuchtung entsprechen. Einheimische verwenden auch "Cucuju" als Namen. (siehe "Leuchtkäfer aus anderen Teilen der Welt" )

-> Wie leuchten sie?
   Die kurze Antwort:
Das Leuchten wird auf chemischem Wege produziert. Luciferin reagiert hierbei mit ATP (Adenosintriphosphat; die "Energie-Währung" der Zellen) und Sauerstoff. Diese Reaktion ist erst durch die Katalyse mit Luciferase (Enzym) möglich. Magnesium ist ein Co-Faktor von Luciferase. Die verschiedenen Farben des Leuchtens (Rot-, Grün- und Blautöne sind bei Käfern bekannt) entstehen dadurch, dass verschiedene Arten von Luciferase benutzt werden. So entsteht Oxyluciferin in einer exergonischen verlaufenden Reaktion bei der nahezu nur Licht und fast keine Wärme  entsteht. Da ATP für diese Reaktion notwendig ist, nutzt man ein Gemisch aus Luciferin und Luciferase unter Sauerstoffzugabe zum Nachweis  für diese Substanz. Die Leuchtorgane von leuchtenden Käfern sind recht ähnlich. Sie verfügen über ein transparentes Fenster, gefolgt von den  eigentlichen Leuchtzellen und zum Schluss einer Schicht  Reflektorzellen.  Der Sauerstoff für die Reaktion wird von feinen Tracheen geliefert. Das Leuchten wird von den Käfern selbst erzeugt und nicht von symbiotischen Leuchtbakterien (zumindest für die heimischen Arten Lampyris noctiluca und Lamprohiza splendidula von Schwalb[9] nachgewiesen).
   Die lange Antwort mit weiteren Informationen:
Bevor der folgende Text gelesen wird oder sogar anstatt ihn überhaupt zu lesen, empfehle ich einen Besuch der Lumineszenz-Website von D. Weiss. Dort ist das Phänomen viel besser dargestellt zu finden...
Man spricht vom Phänomen der Biolumineszenz. Biolumineszenz ist eine spezielle Form der Chemolumineszenz, denn auch bei ihr wird durch chemische Reaktionen Licht erzeugt. Die Sonderstellung der Biolumineszenz ist dadurch begründet, dass sie die Chemolumineszenz innerhalb von Organismen beschreibt. Deshalb wird die Biolumineszenz auch als Organismenleuchten bezeichnet. In zahlreichen Organismengruppen tritt dieses Phänomen auf. So gibt es leuchtende Prokaryoten, (eukaryotische) Einzeller, Pilze, Cnidarier (man denke an Tiefseequallen...), Tiefseefische, Cephalopoden und viele mehr (wobei bei einigen das Leuchten nicht selbst sondern von Symbionten erzeugt wird). Es gibt die Theorie, das sich Leuchtgene zu einem Zeitpunkt entwickelt haben, als sich die Erdatmosphäre (durch die Aktivität früher oxygen photosynthetisch aktiver Organismen) langsam mit Sauerstoff anreicherte. Der Vorgang der Biolumineszenz konnte zu dieser Zeit genutzt werden, um den als Zellgift wirksamen Sauerstoff abzubauen, das als "Nebenprodukt" resultierende Leuchten erhielt dann - nach dieser Vorstellung - erst sekundär echte Funktionen. Auch innerhalb des sehr umfangreichen Taxons der Insekten tritt das Organismenleuchten auf. Hierbei sind z.B. Mycetophilidae (Pilzmücken) und Collembolen (Springschwänze) nennen. Bei den Käfern (Coleoptera) –die meisten bekannten Tierarten der Erde sind Käfer (was wohl auch daran liegen dürfte, dass Käfer oft beliebte Untersuchungsobjekte waren)– trifft man auf viele verschiedene leuchtende Gruppen. So gibt es die Gattung Phyrophorus bei den Schnellkäfern (Elateridae) und Pysodera bei den Laufkäfern (Carabidae) und verschiedene bei den Prachtkäfern (Buprestidae). Bei ihnen allen treten leuchtende Arten auf. Es gibt auch "Familien", in denen die meisten Arten leuchten können. Z.B. die Federleuchtkäfer (Phengodidae) und die nahe verwanden Leuchtkäfer (Lampyridae). Zur Zeit geht man davon aus, dass die chemische Reaktion des Organismenleuchtens im Grunde bei vielen Organismen ähnlich ist. Es handelt sich um eine enzymatisch katalysierte Oxydation, bei der Energie in Form von Licht frei wird. Der Stoff, der oxydiert wird, ist Luciferin. Er reagiert durch die Katalyse mit Luciferase, dem Enzym der Reaktion, mit Sauerstoff und ATP (Adenosin-triphosphat), dem Energieäquivalent der Organismen. Daraufhin zerfällt das Luciferin zu Oxyluciferin, wobei die freiwerdende Energie nahezu zu 100% in Form von Licht abgegeben wird. Bei der Reaktion sind noch Kofaktoren (Magnesium) beteiligt. Der beschriebene Ablauf bezieht sich auf das Leuchten der Leuchtkäfer. Andere Organismen verwenden z.T. andere Stoffe. So spielt z.B. beim Leuchtbakterium Photobacterium fischeri das Molekül FMNH₂ eine wichtige Rolle beim Leuchtvorgang (nach Lewis [8]; S. 17). Bei einer Quallenart reagiert das Luciferin bereits ohne enzymatische Katalyse. Eine Muschelkrebsart synthetisiert Luciferin und Luciferase getrennt voneinander und dass Leuchten erfolgt erst wenn Enzym und Substrat außerhalb der Zellen aufeinandertreffen. Die Bezeichnungen „Luciferin“ und „Luciferase“ sind allgemein gültige Namen für den Leuchtstoff bzw. das entsprechende Enzym und können verschieden aufgebaute Moleküle beschreiben. Die Wellenlänge des abgestrahlten Lichtes (und damit der Farbeindruck) hängt im Wesentlichen von dem Aufbau der Luciferase ab. Dieser ist direkt auf der DNS (Desoxyribonucleinsäure), der Erbinformation, in Form der Basenreihenfolge codiert. Da die oben beschriebene Reaktion gut zu beobachten und zu messen ist, nutzt man sie in der Biotechnologie zum Nachweis von ATP, einem Stoff, der in jeder bekannten Lebensform vorkommt. So kann man "Leben an sich" nachweisen. -> Verwendung zum Test auf bakterielle Verunreinigungen in der "Softdrink"-Industrie, Suche nach "Leben auf fremden Welten" (siehe z.B. Obousky, 2000: "MARS EXPLORATION - Searching for Extant Life on Mars" im "Journal of the British Interplanetary Society" Band 53 Seite 121-130). In der Vergangenheit hatte dies Konsequenzen für die amerikanischen Lampyriden - Populationen. In großem Ausmaß wurden Leuchtkäfer (ohne Beachtung der Art) eingefangen und zu einem Luciferin/Luciferase - Pulver verarbeitet. Heute kann man auf gentechnischem Weg Ersatz liefern. Und auch in der Gentechnik selbst nutzt man die Auffälligkeit der Reaktion der Biolumineszenz, z.B. indem man das Luciferase - Gen (wie auch z.B. Resistenzgene) als Indikatorgen zusammen mit dem eigentlichen zu übertragenden Gen mitverpflanzt. Um noch etwas spezieller auf das Leuchten der Käfer einzugehen, will ich noch kurz den Aufbau der photogenen Organe umreißen. An der Außenseite des Leuchtorgans liegt eine transparente Schicht, um das Licht durchlassen zu können. Darauf folgt eine Zellschicht, in der die lichtproduzierende Reaktion abläuft. Das Ganze wird schließlich von einer Schicht Reflektorzellen abgeschlossen, die dafür sorgen, das möglichst viel Licht nach außen dringt. Der zum Leuchten benötigte Sauerstoff wird durch feine Tracheolen im Gewebe verteilt. Bei Arten mit (zum Teil recht komplexen) Blinkmustern (man denke auch an das Phänomen des synchronen Blinkens vieler Individuen) erfolgt die Steuerung "Licht an/ Licht aus" mittels Stickstoffmonoxid, einem trotz seiner Wirkung als Radikal recht verbreiten Botenstoff in biologischen Systemen (bei uns hat NO z.B. Wirkung auf die Entspannung der glatten Muskulatur, die Blutgerinnung und den Blutdruck).

-> Warum leuchten sie?
Wenn man nur die Imagines (Ausgewachsene) betrachtet, kann man sagen, dass die Funktion wohl sexueller Natur ist. D.h. das Leuchten wird benutzt, um einen Sexualpartner anzulocken. Im Fall von Photuris wird es auch als aggressive Mimikry (siehe "Leuchtkäfer aus anderen Teilen der Welt" ) genutzt. Auch gibt es Arten, bei denen das imaginale Leuchten die Bedeutung anscheinend verloren hat (z.B. Phosphaenus hemipterus ). Zur Funktion des Leuchtens bei den Larven siehe hier .

-> Wo kann man Leuchtkäfer finden?
Fast überall. Abgesehen von den polaren Gebieten kommen sie nahezu auf allen Kontinenten vor. Die meisten Arten gibt es in den tropischen Gebieten der Erde. Eine kleine Übersicht: In Nordamerika findet man Lampyridae und Phengodidae, in Südamerika Lampyridae und Elateridae sowie lumineszente Vertreter anderer "Familien". In Europa Lampyridae (z.B. Lampyris, Lamprohiza, Luciola ), in Asien Lampyridae (z.B. Lampyris, Luciola), in Afrika Lampyridae (z.B. Luciola ), selten auch Phengodidae und in Australien ebenfalls Lampyridae (z.B. Luciola ). Wer Leuchtkäfer selbst suchen will erhält hier ein paar Tipps vom Schweizer Glühwürmchen Projekt und kann inzwischen (sofern ausreichende Englischkenntnisse vorhanden sind) gratis im Netz des erste Buch von Tyler[10] lesen. Dort sind nicht nur gute Tipps zum Aufspüren von Lampyriden zu finden, sondern auch Hinweise zum erfolgreichen Erstellen von Fotos und Videos vorhanden... Ein Blick in die "Vorstellung der Arten"  kann für ebenfalls hilfreich sein.  ->

Warum können viele Weibchen (Lampyridae, Phengodidae) nicht fliegen?
Bei den meisten Arten dieser Familien hat sich der weibliche Körper auf die Eierproduktion spezialisiert. Da das Weibchen sein Licht (und/ oder Pheromone) einsetzt, um nicht selbst nach einem Geschlechtspartner suchen zu müssen, kann es sich lokal auf einen Platz zum Anlocken eines Männchens begrenzen und braucht deshalb kein Flugvermögen. Auf diese Weise kann sie die Energie, welche normalerweise zum Aufbau der Flügel und zum Fliegen selbst verwendet werden würde, dazu nutzen größer zu werden, um mehr Eier produzieren zu können. Bei Arten in denen auch das Weibchen voll beflügelt ist (z.B. Luciola Arten) kann man sehen, dass das Weibchen nicht viel größer als das Männchen ist - obwohl das Weibchen auch hier sehr selten Energie im Flug "verschwendet".

-> Wie kann ich Leuchtkäfer fördern?
Hier hat das Schweizer Glühwürmchen Projekt eine schöne Auflistung in Tabellenform verfasst. Diese liefert einen schnellen Überblick über mögliche Maßnahmen, um Leuchtkäfern geeignete Lebensräume zu schaffen.