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Mit steigenden Temperaturen infolge des menschengemachten Klimawandels besiedelt der Mauerfuchs-Schmetterling neue, vormals zu kalte Lebensräume. Doch wie eine Studie der Universitäten Bremen und Stockholm zeigt, stößt selbst eine schnelle evolutionäre Anpassung dabei an natürliche Grenzen – insbesondere an kalte Winter.
„Während sich die Erde erwärmt, wandern viele Arten in Regionen ein, die zuvor zu kalt waren, inzwischen aber geeignete Lebensräume darstellen“, sagt Evolutionsbiologe Matthew Nielsen von der Universität Bremen. Eine neue Studie, die er gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen der Universität Stockholm in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht hat, zeigt: Im Fall des Mauerfuchs-Schmetterlings (Lasiommata megera) können schnelle evolutionäre Anpassungen diesen Prozess unterstützen – „jedoch nur bis zu einem gewissen Grad. Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich Schmetterlinge zwar während ihrer Ausbreitung nach Norden evolutionär verändern, manche Grenzen – wie kalte Winter – sich jedoch nicht so schnell überwinden lassen.“
Feldexperimente in Schweden
In Feldexperimenten versetzten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Schmetterlinge aus ihren Beständen in Südschweden innerhalb und außerhalb des aktuellen Verbreitungsgebiets. Tiere, die im Süden (Provinz Schonen) und im Norden (Provinzen Södermanland und Uppland) gesammelt worden waren, setzten sie in Außengehegen an Standorten in Schonen, Södermanland und dem südlichen Dalarna aus – Letzteres ist ein Gebiet, das der Mauerfuchs bislang noch nicht besiedelt hat. Ziel der Studie war es herauszufinden, ob die Schmetterlinge sich durch Eigenschaften wie schnelleres Wachstum, angepasste Zeitpunkte für die Winterruhe oder erhöhte Kälteresistenz evolutionär an die neuen Bedingungen angepasst haben – Merkmale, die ihnen das Überleben in bislang unbesiedelten Lebensräumen ermöglichen könnten.
Tatsächlich wuchsen die Schmetterlinge aus dem Norden in den Feldkäfigen schneller – vermutlich eine Anpassung an die kürzeren Sommer in höheren Breitengraden. Zudem hatten sie den Zeitpunkt ihrer Überwinterung als Raupe an die nördlicheren Bedingungen angepasst. Auffällig war, dass nahezu alle Tiere – unabhängig von ihrer Herkunft – zum richtigen Zeitpunkt in die Winterruhe übergingen. Dies deutet auf eine mögliche genetische Stabilität oder eine ausgeprägte Plastizität dieses Merkmals hin. Dennoch überlebten fast keine Raupen die kalten Winter nördlich ihres aktuellen Verbreitungsgebiets. Die Wintersterblichkeit war insgesamt hoch – und jenseits der Verbreitungsgrenze besonders drastisch.
Evolutionäre Potenzial für eine bessere Kälteanpassung ausgeschöpft
„Das Verständnis dieser Grenzen ist entscheidend, um vorherzusagen, wohin sich Arten – einschließlich Schädlingen und Krankheitsüberträgern – im Zuge des Klimawandels bewegen werden“, so Nielsen. Die Forschenden vermuten, dass die wiederholte natürliche Selektion durch harte Winterbedingungen das evolutionäre Potenzial für eine bessere Kälteanpassung am Rand des Verbreitungsgebiets bereits ausgeschöpft haben könnte.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass evolutionäre Veränderungen zwar auf Zeitskalen stattfinden können, die mit der Geschwindigkeit des aktuellen Klimawandels vergleichbar sind – jedoch nicht zwangsläufig alle für das Überleben entscheidenden Merkmale betreffen. Für den Mauerfuchs bedeutet das: Eine weitere Ausbreitung wird vor allem mildere Winter erfordern. Um künftige Veränderungen in der Verbreitung von Arten zuverlässig prognostizieren zu können, muss man sowohl die Merkmale kennen, die sich unter neuen Umweltbedingungen verändern, als auch jene, die die ökologische Belastungsgrenze einer Art definieren. Evolutionsbiologe Nielsen: „Da viele Arten ihr Verbreitungsgebiet infolge der globalen Erwärmung verlagern, ist diese Erkenntnis entscheidend, um zukünftige Veränderungen in der Biodiversität sowie die Ausbreitung von Arten, die Landwirtschaft und menschliche Gesundheit beeinflussen könnten, besser abschätzen zu können.“
Prof. Dr. Matthew Nielsen, Insektenökologie in sich verändernden Umgebungen, Universität Bremen, Tel.: +49-421-218-50290, E-Mail: nielsenm@uni-bremen.de
DOI:10.1073/pnas.2418392122
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2418392122
Der Mauerfuchs ist in weiten Teilen Europas verbreitet. In Schweden ist er häufig an Stränden und au ...
Source: Mats Ittonen
Copyright: Mats Ittonen
Im Herbst wurden die Raupen in Gehegen an der Forschungsstation Tovetorp der Universität Stockholm a ...
Source: Mats Ittonen
Copyright: Mats Ittonen
Criteria of this press release:
Journalists
Biology, Oceanology / climate
transregional, national
Research results
German
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