Diapause: Ruhezustand während der Entwicklung von Tieren

Die Diapause, auch unter dem Begriff Dormanz bekannt, bezeichnet die Entwicklungsverzögerung bei Lebewesen. Die Zwischenpause tritt entweder hormonell oder genetisch bedingt auf und gewährleistet in erster Linie das Überleben des jeweiligen Tieres bei besonders ungünstigen Lebens- und Umweltbedingungen.

Hauptmerkmale sind mitunter ein stark reduzierter Stoffwechsel sowie eine erhöhte Resistenz. Dieser spezielle Ruhezustand kann in den unterschiedlichsten Entwicklungsphasen des Organismus auftreten und zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass er selbst bei derselben Art von Tier unterschiedlich lange andauern kann.

Bedingungen für eine Diapause

Schon kleine Veränderungen der Tageslänge um etwa 15 Minuten können bei einigen Insekten zu einer Stoffwechselumstellung führen. Dies liegt auch an der genetischen Variabilität, da durch eine schnelle Umstellung gewährleistet wird, dass immerhin ein geringer Teil der Insektenpopulation überlebt.

Nachtpfauenaugen verfügen beispielsweise zur Überprüfung der Helligkeitsdauer ein kleines, durchsichtiges Fenster an der Haut des Puppenkopfes. Mithilfe dessen kann das Gehirn die tägliche Helligkeitseinstrahlung messen und sobald sich Umschwünge zeigen, können weitere Veränderungen im Hormonstatus des jeweiligen Organismus bewerkstelligt werden.

Die Dormanz endet, sobald sich diverse Änderungen in der Umwelt bemerkbar machen. In den meisten Fällen ist dafür eine länger anhaltende niedrige Temperatur notwendig. Außerdem spielen auch Hormone vor und während der Diapause eine große Rolle.

Verschiedene Phasen der Diapause

Die Dormanz kann grob in unterschiedliche Phasen unterteilt werden:

• Prädiapause: Vorbereitende Phase
• Diapause: Der Zeitraum während des Entwicklungsstopps
• Postdiapause: Ende der Verzögerung sowie der Übergang in das Normalstadium

In der Vorbereitungsphase wird die veränderte Lichteinstrahlung wahrgenommen, was anschließend zu einer Ansammlung von Reservestoffen führt. Sobald die Induktionsphase eintritt, kommt es zu einer Einstellung aller neurosekretorischen Tätigkeiten. Vereinfacht ausgedrückt werden keine Signale von anderen Nervenzellen mehr empfangen.

Während der Diapause – einem etwa drei Monate anhaltenden Zeitraum – sind alle Zellaktivitäten nahezu vollkommen eingestellt. Ist diese Phase vorbei, setzt der Kältestimulus den Organismus wieder in Gange. Auch das endokrine System, welches die Kommunikation zwischen den verschiedenen Organen mithilfe von Hormonen regelt, wird erneut zum Leben erweckt, wodurch die vierte Phase in Kraft tritt. In der fünften und letzten Phase wird die Dormanz innerhalb der nächsten zwei Wochen beendet. Stoffwechselfunktionen sowie weitere endokrinologische Funktionen setzen wieder ein.

Hauptformen der Diapause

Konsekutiv

Bei dieser Form spielen Außenfaktoren eine wesentliche Rolle. Verändern sich beispielsweise die Außentemperaturen oder Umweltbedingungen, so führt dies schließlich bis zu einem Entwicklungsstillstand des jeweiligen Tieres. Eben diese Außenfaktoren, seien es Temperatur, Feuchtigkeit oder Nahrung, sind wiederum Gründe für den Start oder das Ende der Entwicklungsverzögerung.

Oligopause

Hierbei beginnt die Diapause meist nach dem Beginn einer Ungunst. Es wird demnach überprüft, ob diese Ungunst länger anhalten wird oder ob es sich nur um eine kurzzeitige Schwankung handelt.

Der Winterschlaf der gleichwarmen Tiere wird zur Oligopause gezählt.

Quieszenz

Die Quieszenz sorgt für eine sofortige Einstellung der Diapause, sollte eine Ungunst bemerkt werden. Ist diese beendet, wird die Entwicklungsverzögerung ebenso schnell wieder aufgehoben.

Die Winterruhe der gleichwarmen Tiere wird zur Quieszenz gezählt.

Prospektiv

Tritt diese Form auf, ist der Zeitpunkt der anhaltenden Entwicklung genetisch festgelegt. Somit beginnt die Entwicklung dann, sobald saisonale Änderungen der äußeren Bedingungen auftreten. Diese Dormanz weist wiederum zwei weitere Formen auf, die ebenfalls der Diapause angehören:

• Parapause
• Eudiapause

Bei der Parapause ist die Entwicklung des jeweiligen Tieres exakt auf die Ungunst eingerichtet und benötigt diese für die Weiterentwicklung. Diese Form ist demnach obligatorisch und tritt erst nach dem Erreichen eines bestimmten Stadiums ein.

Auf der anderen Seite hängt die Eudiapause von der Photoperiode ab, also von dem Verhältnis zwischen der Licht- und Dunkelphasen. Sie tritt astronomisch genau auf und ist deshalb auch sehr zuverlässig. Diese Art der Entwicklungsverzögerung benötigt demnach einen terminierenden Außenfaktor, wie beispielsweise eine länger andauernde Kälteperiode.