Neues aus Wissenschaft und Naturschutz

01.12.2014, Max-Planck-Institut für chemische Ökologie
Vitamin-Lieferanten im Wanzendarm
Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena haben herausgefunden, dass symbiotische Bakterien im Darm der Insekten die fehlenden Vitamine produzieren und somit das Überleben der Wanzen sichern. Interessanterweise hat die Vitamin-Versorgung durch die Symbionten dabei einen direkten Einfluss auf die Genregulation der Insekten: In Abwesenheit der bakteriellen Helfer leiden die Wanzen unter typischem Vitamin-Mangel. Die Symbiose zwischen Wanzen und Bakterien verläuft allerdings nicht unbedingt harmonisch: Wahrscheinlich ernten die Wanzen aktiv die Vitamine aus den Bakterien, indem sie mithilfe von speziellen Enzymen die bakteriellen Zellen aufbrechen.
Mikroorganismen sind für die Ernährung von Insekten von großer Bedeutung. Sie helfen nicht nur dabei, unverdauliche oder giftige Nahrungsbestandteile abzubauen, sie stellen den Insekten auch lebensnotwendige Nährstoffe zu Verfügung. Die Europäische Feuerwanze und die Afrikanische Baumwollwanze ernähren sich überwiegend von Pflanzensamen, die keine ausreichende Versorgung von B-Vitaminen gewährleisten. Wissenschaftler der Max-Planck-Forschungsgruppe Insektensymbiose am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena haben jetzt zusammen mit Kollegen der Friedrich-Schiller-Universität herausgefunden, dass symbiotische Bakterien im Darm der Insekten die fehlenden Vitamine produzieren und somit das Überleben der Wanzen sichern. Interessanterweise hat die Vitamin-Versorgung durch die Symbionten dabei einen direkten Einfluss auf die Genregulation der Insekten: In Abwesenheit der bakteriellen Helfer leiden die Wanzen unter typischem Vitamin-Mangel. Die Symbiose zwischen Wanzen und Bakterien verläuft allerdings nicht unbedingt harmonisch: Wahrscheinlich ernten die Wanzen aktiv die Vitamine aus den Bakterien, indem sie mithilfe von speziellen Enzymen die bakteriellen Zellen aufbrechen. (Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, November 2014).
Viele Tiere benötigen für eine ausgewogene Ernährung Nahrungsergänzungsmittel. Feuerwanzen, wie die bei uns heimische Europäische Feuerwanze Pyrrhocoris apterus und der afrikanische Baumwoll-Schädling Dysdercus fasciatus können ihren Vitaminbedarf über die Nahrung allein nicht decken. Ihre Vitaminlieferanten sind symbiotische Bakterien aus der Familie der Coriobacteriaceae in ihrem Darm. Diese Mikroorganismen leben in der Darmschleimhaut im Mitteldarm der Insekten. Fehlen den Feuerwanzen diese Symbionten, entwickeln sie sich langsamer, produzieren weniger Nachkommen und weisen eine höhere Sterblichkeit auf als ihre Artgenossen mit mikrobiellen Partnern (siehe unsere Pressemitteilung „Feuerwanzen brauchen Symbiose-Bakterien zum Überleben“ – http://www.ice.mpg.de/ext/976.html?&L=1 – vom 9. Januar 2013).
Die Experimente mit den Feuerwanzen zeigen den Forschern aus Jena, dass die Vitamin-B-Versorgung durch bakterielle Symbionten einen wichtigen Aspekt dieser Symbiose darstellt. Ohne ihre Symbionten, aber ausgestattet mit B-Vitaminen aus ihrer künstlichen Nahrung, entwickeln sich Feuerwanzen ähnlich gut wie ihre Artgenossen mit Symbiose-Bakterien. Erhalten die symbiontenfreien Feuerwanzen kein Vitamin B mit ihrer Nahrung, wird allerdings bereits in frühen Entwicklungsstadien eine deutlich höhere Sterblichkeit beobachtet.
Beachtlich ist vor allem der Effekt, den die Abwesenheit der Symbionten auf den Stoffwechsel ihrer Wirte hat. „Bei Vitaminmangel haben die Feuerwanzen ohne Symbionten einen völlig anderen Stoffwechsel. Allerdings kann der natürliche Stoffwechsel durch künstliche Zugabe von B-Vitaminen in der Nahrung oder durch Rückgabe der symbiotischen Bakterien wiederhergestellt werden“, erklärt Hassan Salem, der Erstautor der Studie. Genetische Analysen der Insekten ergaben, dass bei Abwesenheit der Darmbakterien die Gene, die den Transport von B-Vitaminen und die Aktivierung der Enzyme steuern, hochreguliert werden. Wie die Wissenschaftler herausgefunden haben, werden mehr Proteine gebildet, die für den aktiven Transport der B-Vitamine über die Darmschleimhaut in die Zellen hinein zuständig sind, wenn dem Insekt diese wichtigen Nährstoffe fehlen: So können die Tiere quasi die wenigen vorhanden Vitamine aus dem Darminhalt effektiver „zusammenkratzen“. Wenn die Wanzen die Vitamine durch die Nahrung erhalten oder die Symbiose mit den Bakterien wiederhergestellt wird, normalisiert sich die Aktivität der Gene.
Genaue Analysen der Immunantwort auf die Anwesenheit von bakteriellen Partnern deuten darauf hin, dass Feuerwanzen ihre Symbiose-Partner aktiv „ernten“, indem sie die Zellmembran der bakteriellen Zellen zerstören und die aus den abgestorbenen Zellen frei werdenden Vitamine aufnehmen. Dafür spricht die Aktivität von Genen, die für spezielle antimikrobielle Peptide codieren, insbesondere das Enzym Lysozym. “Nahrungsergänzung klingt wahrscheinlich viel zu freundlich. Wie die Wirte die Vitamine aus ihren Mikroben ernten, gleicht eher einer Ausbeutung. Trotzdem profitieren die Symbionten wahrscheinlich von der Beherbergung im Wanzendarm und der Weitergabe an die nächste Generation, denn nur ein Teil der Symbionten wird zur Vitamin-Ernte genutzt“, erläutert Hassan Salem.
In den letzten Jahren ist das medizinische Interesse am menschlichen Mikrobiom – also der Gesamtheit der Mikroorganismen, die den Menschen und insbesondere seinen Darm besiedeln – stark gewachsen. Ein erheblicher Einfluss des Mikrobioms auf den Stoffwechsel und das Immunsystem des Menschen steht inzwischen außer Frage. Die genauen Funktionen einzelner Mikroorganismen sowie ihre Wirkung auf die gesamte Physiologie müssen jedoch noch erforscht werden. Untersuchungen an Insekten und deren relativ einfachen und experimentell leicht beinflussbaren Mikrobengemeinschaften können dabei wichtige Hinweise liefern. [HS/MK/AO/HR]
Originalveröffentlichung:
Salem H, Bauer E, Strauss A, Vogel H, Marz M, Kaltenpoth M. (2014) Vitamin supplementation by gut symbionts ensures metabolic homeostasis in an insect host. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 281, 20141838
http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2014.1838

01.12.2014, Universität Zürich
Massenaussterben brachten Knochenfischen viele neue Arten
Die Strahlenflosser sind heute mit weltweit über 30’000 Arten die grösste Fischgruppe. Diese Knochenfische waren in der Erdgeschichte nicht immer gleich zahlreich. Erst Verluste von anderen Fischarten wie die der Knorpelfische verhalfen ihnen zur erfolgreichen Verbreitung. Wie Paläontologen der Universität Zürich zusammen mit internationalen Forschenden zeigen, spielten eine Reihe gravierender Aussterbe-Ereignisse vor rund 300 bis 200 Millionen Jahren eine zentrale Rolle für die Entwicklung der heutigen Fischfauna.
Die zu den Knochenfischen zählenden Strahlenflosser sind heute sowohl im Salz- als auch im Süsswasser mit Abstand die artenreichste Fischgruppe. Ihre spektakuläre Formenvielfalt reicht vom Aal über den Thunfisch, die Flunder und den Anglerfisch, bis hin zum Seepferdchen. Die fast ausschliesslich marinen Knorpelfische, zu denen Haie, Rochen und Seekatzen gehören, umfassen mit rund 1’100 am zweitmeisten Arten. Warum sich die Knochenfische in verschiedenen Lebensräumen durchsetzen konnten, ist umstritten: Haben sie einen besseren Bauplan, der zu mehr ökologischen Nischen passt, als jener der Knorpelfische, oder spielen andere Ursachen eine wichtige Rolle für ihre erfolgreiche Ausbreitung? Nun zeigen Paläontologen der Universität Zürich gemeinsam mit internationalen Forschenden, dass Klimakatastrophen in der Vergangenheit eine entscheidende Rolle für die heutige Dominanz der Strahlenflosser gespielt haben.
Knorpelfische nach Aussterbe-Ereignissen stark vermindert
Die Wissenschaftler untersuchten die Veränderungen in der Artenvielfalt der Knorpel- und Knochenfische während des Perms und der Trias vor ca. 300 bis 200 Millionen Jahren – einem Zeitabschnitt mit mehreren gravierenden Aussterbe-Ereignissen. Sie werteten dazu die weltweite wissenschaftliche Literatur zu Knochen- und Knorpelfischen der letzten 200 Jahre aus und sammelten Daten zur Diversität und Körpergrösse, wobei letztere Aufschluss gibt über die Stellung der Fische in den Nahrungsketten der Meere und der Süssgewässer.
Die Forscherinnen und Forscher zeigen anhand der ausgewerteten Daten, dass bei einem Aussterbe-Ereignis im mittleren Perm vor allem die Knorpelfische, damals noch die artenreichste Fischgruppe, stark gelitten haben. Hingegen kamen die permischen Strahlenflosser relativ ungeschoren davon. Nach einem noch grösseren Massenaussterben an der Perm-Trias-Grenze, das 96 Prozent aller Meeresorganismen auslöschte, diversifizierten sich diese Knochenfische sehr stark. Dabei wurden im Verlauf der Trias unter den Strahlenflossern besonders die so genannten Neopterygier («Neuflössler») artenreich, die heute mit über 30’000 Arten die grösste Wirbeltiergruppe darstellen. Die Neopterygier entwickelten vor allem kleine Arten, während ursprünglichere Fische der Strahlenflosser mehrheitlich grosse Raubfische hervorbrachten. Weiter entwickelten viele Knochenfische in der Trias morphologische Spezialisierungen, z.B. des Kieferapparates, des Gebisses oder der Flossen. Damit wurden neue Arten sich fortzubewegen möglich: beispielsweise das Gleiten über der Wasseroberfläche, ähnlich wie das heute fliegende Fische tun. Ausserdem lassen sich in der Trias erstmals lebend gebärende Formen von Knochenfischen nachweisen.
Aussterbe-Ereignisse korrelieren mit Klimaveränderungen
Im Gegensatz zu den Knochenfischen erholten sich die bereits im späten Perm stark dezimierten Knorpelfische kaum. Viele Gruppen, die im Perm noch artenreich waren, verschwanden während den Aussterbe-Ereignissen des Perms und der Trias ganz oder wurden sehr selten. «Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass wiederholte Aussterbe-Ereignisse eine wichtige Rolle gespielt haben für die Herausbildung der heutigen Fischfauna», erklärt Carlo Romano, Postdoc am Paläontologischen Institut und Museum der Universität Zürich. Die meisten dieser einschneidenden Krisen stehen im Zusammenhang mit massiver vulkanischer Aktivität, globalen Klimaveränderungen und mit Meeresspiegel-Tiefstständen.
Literatur:
C. Romano, M. B. Koot, I. Kogan, A. Brayard, A. V. Minikh, W. Brinkmann, H. Bucher, J. Kriwet, Permian-Triassic Osteichthyes (bony fishes). Diversity dynamics and body size evolution. Biological Reviews, November 28, 2014. S. 1-44. doi: 10.1111/brv.12161.

01.12.2014, Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen
Silbergrüner Bläuling ist Insekt des Jahres 2015
Der Silbergrüne Bläuling ist das Insekt des Jahres 2015 in Deutschland, Österreich und der Schweiz. Es wurde aus einer Gruppe von Schmetterlingen als Repräsentant für die Tiere des besonders empfindlichen Biotops des Trockenrasens ausgesucht.
Man sieht die auffallend gefärbten, mittelgroßen Bläulinge mit den silbrigen, zur Basis hin grün-bläulichen Flügeln über Wiesen fliegen oder auf Blüten sitzen, wo sie Nektar aufnehmen. Bläulinge gibt es weltweit mit über 5.000 Arten, von denen ca. 50 in Mitteleuropa vorkommen. Bläulinge müssen nicht immer blau sein, sie können auch rot oder braun oder eben grünlich-türkis gefärbt sein.
Das Weibchen des Silbergrünen Bläulings hat eine samtig braune Farbe und ist daher leicht mit verwandten Arten zu verwechseln. Aber man erkennt es gut an der Flügelunterseite, an dem charakteristischen Muster der Flecken mit dem schwarzen Zentrum. Ein zentraler Fleck ist allerdings weiß. Das Männchen ist heller gefärbt als das Weibchen. Beide haben die gleiche Größe von 2,5 bis 3 cm Flügelspannweite.
Der Silbergrüne Bläuling lebt in warmen Regionen mit Kalkböden, aber auch auf Sand und vulkanischen Böden, wenn sie nicht sauer sind. Er kommt vor allem in Süddeutschland und in Österreich und der Schweiz vor, aber auch auf dem Balkan, in Nordspanien, Frankreich und Italien. In Norddeutschland ist er seltener. Er braucht kurzrasige Magerrasen mit hohem Blütenreichtum, wo ausreichend Nektar zu finden ist, er saugt an Blüten vieler Pflanzenarten. Wird die Nutzung seiner Lebensräume intensiviert, zum Beispiel durch Düngung, oder wenn nicht mehr bewirtschaftet wird und das Gras verfilzt und langsam Sträucher und Bäume wachsen, so verschwindet er. Der Silbergrüne Bläuling gilt unter den mitteleuropäischen Tagfaltern deshalb als eine Indikatorart für gut erhaltene, basenreiche Magerrasen. Da er aber auch an kleinflächigen Lebensräumen wie Böschungen, Wegrändern und Bahndämmen vorkommt, ist sein Bestand nicht gefährdet; er wird nicht in der Roten Liste Deutschlands geführt.
Ab Mitte Juli ist der hübsche Falter zu sehen. Die Männchen schlüpfen zuerst, die Weibchen häufig erst im August. Sie legt ihre Eier an trockenen Pflanzen oder am Boden ab. Die Larven sind erst im Frühjahr zu finden, denn in den im Sommer abgelegten Eiern entwickeln sich zwar die Larven, überwintern aber im Ei und schlüpfen erst im nächsten Frühjahr. Die Larven gedeihen nur an Hufeisenklee (lateinisch Hippocrepis comosa). In Brandenburg, Sachsen und Ostösterreich leben sie aber auch auf der Bunten Kronwicke (Coronilla varia). Die grünen Raupen haben auf dem Rücken zwei Längsreihen von gelben Flecken. Außerdem sind sie mit hellen Haaren bedeckt. Sie sind dämmerungs- und nachtaktiv und sitzen tagsüber in kleinen Gruppen im Geröll oder Moos unter den Nahrungspflanzen. Sie verpuppen sich Anfang Juni unter vertrockneten Pflanzen am Boden. Die Puppe ist glatt und olivgrün.
Wie viele andere Bläulinge geht auch unser silbergrau-blau-grünes Insekt des Jahres 2015 eine enge Beziehung mit Ameisen ein. Davon profitieren beide Partner. Die Raupen besitzen spezielle Drüsen, aus denen sie ein süßes Sekret ausscheiden, das die Ameisen auflecken. Die Raupen winken den Ameisen sogar mit zwei Forstsätzen am Hinterleib zu, um sie anzulocken. Die Ameisen verteidigen ihre Raupen gegen Feinde und verhindern so, dass parasitische Wespen Eier in die Raupen legen. Verschiedenen Arten aus den Ameisengattungen Lasius, Tetramorium und Myrmica kümmern sich so um die Bläulingslarven. Trotz dieser Beschützer werden viele Raupen parasitiert.
Der Silbergrüne Bläuling, der wissenschaftlich-lateinisch den schönen Namen Polyommatus coridon trägt, ist mit zwei Arten der gleichen Gattung leicht zu verwechseln. Zumindest das Weibchen des Himmelblauen Bläulings (Polyommatus bellargus) sieht fast genauso aus wie das vom Silbergrünen Bläuling. Das gleiche trifft auf die Weibchen des Hauhechel- oder Gemeinen Bläulings (Polyommatus icarus) zu. Die Flügeloberseite von deren Männchens ist allerdings durchgehend leuchtend blau gefärbt, die von P. icarus violett-blau. (WW)

02.12.2014, Max-Planck-Institut für Biogeochemie
Das Wild siegt über den Artenschutz
Schutzgebiete im Wald können kaum zum Artenschutz beitragen, solange das Wild die artenreiche Baumverjüngung der geschützten Waldfluren auffrisst.
Nicht überall wo Artenschutz erreicht werden soll, kommt es auch zum Schutz von Arten. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena haben zusammen mit rumänischen Kollegen auf fast 7000 Untersuchungsflächen in Thüringen und in Rumänien den Zustand der Waldverjüngung untersucht.
In den geschützten Gebieten der Laubwälder kommt es zu einer so großen Vermehrung von Reh und Hirsch, dass die erwünschte Biodiversität, in diesem Falle die Baumverjüngung, aufgefressen wird. Die Forscher folgern, dass das ambitionierte politische Ziel der Biodiversitätsstrategie, fünf Prozent des Waldes zu schützen und aus der Nutzung zu nehmen, eher zu einem Artenverlust führen wird.
In ihrer umfassenden, in der Größe bisher einzigartigen Inventur haben die Forscher den Bestand großer Waldgebiete untersucht. Auf regionaler Skala gehen in Thüringen, nach Ergebnissen der Studie, etwa 50 bis 60 Prozent der Baumarten durch Wildverbiss verloren. In Rumänien sind es zehn bis 30 Prozent der Baumarten. Die Schäden sind in beiden Ländern am größten in geschützten Gebieten. Der Grund: in Schutzgebieten tummeln sich zu viele Paarhufer, die die jungen Baumtriebe fressen. Das ursprüngliche Schutzziel geht so insgesamt verloren. Aber nicht nur dort, auch Wirt-schaftswälder haben zu hohe Wildschäden, so dass auch das erklärte Wirtschaftsziel eines ökologischen Waldumbaus in Frage gestellt ist.
„Die Situation ist äußerst ernst“ sagt Ernst-Detlef Schulze, Emeritus Professor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. In Thüringen sollen 25.000 Hektar Wald aus der Bewirtschaftung genommen werden, um Arten zu schützen. „Im Augenblick werden dadurch Monokulturen von Buche erzeugt, unter anderem da Buchentriebe deutlich weniger von Reh und Hirsch gefressen werden als Begleitbaumarten. Ökologisch gesehen ist die Situation vergleichbar mit anderen Monokulturen z.B. Fichtenwäldern.“
Die Studie macht deutlich, dass Artenschutz und deren Konzepte nur im komplexen Zusammenhang mit der gesamten Fauna und Flora gesehen werden kann. Der Pflanzenexperte Schulze hat daher die Waldinventur gemeinsam mit Experten aus der Vegetationskunde und der Zoologie durchgeführt: „Wir sehen hier die Problematik eines möglicherweise zu eng fokussierten Naturschutzes“ sagt Helge Walentowski von der Bayerischen Landesanstalt für Wald- und Forstwirtschaft in Freising, “denn wir haben in Schutzgebieten viel Totholz, aber z.B. keine Schmetterlinge mehr. Der Verlust der verschiedenen Baumarten durch Verbiss führt zu einem Artenschwinden bei den Schmetterlingen. Jede zweite Art stirbt, weil die Nahrungsgrundlage der Insekten, die meist auf eine oder wenige Pflanzenarten spezialisiert sind, durch das Reh im Keimlingsalter weggefressen wird“.
Das Fehlen von Raubtieren führt in den geschützten Gebieten zur großen Vermehrung von Reh und Hirsch. „Die Situation wird sich erst ändern, wenn die rechtlichen Grundlagen zur Bejagung geändert werden“ sagt Frau Laura Bouriaud, Professorin für Forstrecht an der Forstlichen Hochschule in Suceava, Rumänien.“ Es gibt keinen Grund dafür, dass Jäger ein Monopol auf die Regulation der Wildbestände halten, wenn die Populationen außer Kontrolle geraten“.
Domink Hessenmöller, Mitarbeiter bei Thüringen Forst fordert daher: „Nur eine nachhaltige Bewirtschaftung von Wald und Wild kann den Zustand der Biodiversität im Wald erhalten.“
Überraschende Zusammenhänge kamen auch aus Rumänien: „Wir waren selber über den Befund erstaunt, und zwar umso mehr, als wir die Schäden so nicht erwartet hatten.“ sagt Olivier Bouriaud vom Rumänischen forstlichen Forschungs- und Management-Institut in Bukarest. „Wir haben nämlich Wolf, Bär und Luchs in Rumänien. Doch jagt der Wolf lieber ein Schaf auf den alpinen Weiden als ein Reh auf alpinen Waldhängen; wir haben also immer noch den Wildverbiss im Wald.
Originalpublikation:
E.D. Schulze, O. Bouriaud, J. Wäldchen, N. Eisenhauer, H. Walentowski, C. Seele, E. Heinze, U. Pruschitzki, G. Dănilă, G. Martin, D. Hessenmöller, L. Bouriaud, M. Teodosiu (2014). Ungulate browsing causes species loss in deciduous forests independent of community dynamics and silvicultural management in Central and Southeastern Europe. Ann. For. Res. 57(2)_-_2014
http://www.afrjournal.org/index.php/afr/article/view/273
http://dx.doi.org/10.15287/afr.2014.273

02.12.2014, Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.
Beobachtungen von kleinen Tieren aus dem All werden bald Realität
Das ambitionierte und weltweit einmalige Projekt ICARUS erhält Unterstützung von ROSKOSMOS
Milliarden von Singvögeln ziehen jedes Jahr von Kontinent zu Kontinent. Auch viele Fledermaus- und unzählige Insektenarten bewältigen große Streckenabschnitte – und wechseln dabei möglicherweise ebenfalls von einem zum anderen Kontinent. Wir wissen es leider nicht genau. Denn bis heute sind Wissenschaftler nicht in der Lage, kleinen und kleinsten Tieren während ihrer langen Reise zu folgen. Dabei spielen solche Kenntnisse eine wichtige Rolle, beispielsweise um die Verbreitung von Krankheitserregern durch ihre Wirte zu verstehen. Um diesen weltweiten Mangel an Kenntnissen über die Verbreitung und das individuelle Zugverhalten kleiner und kleinster Tiere zu beheben, wurde das Projekt ICARUS (International Cooperation for Animal Research Using Space) 2012 durch ein internationales Konsortium von Wissenschaftlern auf den Weg gebracht. Mit der Ratifizierung einer bilateralen Vereinbarung zwischen der russischen Raumfahrtagentur ROSKOSMOS und dem DLR-Raumfahrtmanagement wurde jetzt ein entscheidender Schritt hin zur satellitengestützten Fernerkundung von Tierwanderungen aus dem All gemacht.
„Die Vereinbarung mit ROSKOSMOS stellt unter anderem sicher, dass die durch Russland beigestellten Leistungsanteile, insbesondere der Mitflug auf dem russischen Teil der Internationalen Raumstation, den deutschen Beiträgen für ICARUS ebenbürtig sind“, erklärt Martin Wikelski. Der Direktor am Max-Planck-Institut für Ornithologie in Radolfzell und Lehrstuhlinhaber an der Universität Konstanz ist maßgeblicher Treiber dieses weltweit einzigartigen Forschungsprojektes, das 2009 von der European Science Foundation im ELIPS Programm der European Space Agency (ESA) als wissenschaftlich exzellent bewertet wurde und ab März 2012 vom DLR-Raumfahrtmanagement als deutsches nationales Vorhaben gefördert wird. „Die Förderung durch öffentliche Mittel ist ein bedeutender Schritt zu einer eigenständigen ICARUS-Satelliten­konstellation im niedrigen Erdorbit, welche uns eine weltweite, flächendeckende und langfristige Beobachtung kleiner und kleinster Tiere aus dem Weltall ermöglichen wird“, so Wikelski.
Das Großprojekt startete im März 2012 mit einer Machbarkeitsstudie und befindet sich seit August 2013 in der Implementierungsphase. Das Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) fördert ICARUS im Rahmen des „Nationalen Weltraumprogrammes Raumstation und bemannte Raumfahrt“. Parallel zu den Fördermaßnahmen des DLR fördert die Max-Planck-Gesellschaft in Eigenleistung seit Dezember 2013 die Miniaturisierung des ICARUS Funkchips in Höhe von ca. 1,7 Millionen Euro. Für die Entwicklung der für das Projekt notwendigen Technologien stehen für die kommenden Jahre Förder­mittel in Höhe von ca. 19 Millionen Euro zur Verfügung. Hauptauftragnehmer des Max-Planck-Instituts für Ornithologie und technischer Projektleiter ist die SpaceTech GmbH, Immenstaad, Bodensee, die eine hohe Kompetenz auf dem Gebiet der Raumfahrttechnologie besitzt.
Das ICARUS-Experimentalsystem wird voraussichtlich im Frühjahr 2016 auf dem russischen Service-Modul der Internationalen Raumstation ISS installiert. Die Wissenschaftler versprechen sich durch die aus ICARUS generierten Daten revolutionäre Erkenntnisse über Leben, Verhalten, vitale Funktionen und das Sterben der Tiere auf unserem Planeten. Die wissenschaftliche Zusammenarbeit wird auf russischer Seite von Grigori Tertitski geleitet, der als Biologe am Institut für Geographie der Russischen Akademie der Wissenschaften 16 Großprojekte von russischen Ökologen koordiniert, die ab 2016 die ICARUS Technologie einsetzen. Die global gesammel­ten Daten erlauben u.a. Rückschlüsse auf Krankheitsverbreitungen (Zoonosen), Erkenntnisse zum Klimawandel und zur Katastrophenvorhersage. „Die zu erwartenden Forschungsergebnisse sind zweifelsfrei von unschätzbarer Bedeutung für die Menschheit und letztendlich für unser Leben auf der Erde“, betont Martin Wikelski.

05.12.2014, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen
Unsichtbare Arten: Bedrohte Arten sind in Verbreitungsmodellen unterrepräsentiert
Aufgrund begrenzter Ressourcen müssen beim Naturschutz räumliche Prioritäten gesetzt werden. Deshalb werden auch für die Planung von Schutzgebieten Verbreitungsmodelle von Arten herangezogen. Diese Verbreitungsmodelle sind jedoch nur bedingt geeignet, um bedrohte Arten zu schützen, denn aufgrund geringer Daten zum Vorkommen werden gerade sie oft nicht eingerechnet. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie unter Mitwirkung von Dr. Christian Hof, LOEWE Biodiversität und Klima Forschungszentrum, die als Titelgeschichte in der Novemberausgabe des Fachmagazins „Diversity and Distributions“ erschienen ist.
Ein Großteil der bedrohten Arten wird bei modernen Methoden, die die künftige Verbreitung von Arten beispielsweise unter Klimawandelbedingungen modellieren, nicht berücksichtigt. Das ist das Ergebnis einer Studie von Wissenschaftlern der Universitäten von York und Kopenhagen, des United Nations Environment Programme World Conservation Monitoring Centre, des LOEWE Biodiversität und Klima Forschungszentrums (BiK-F) sowie weiteren Partnern.
Mehr als die Hälfte der bedrohten Amphibienarten „fällt durchs Raster“
Die Forschenden stützen ihre Schlussfolgerung auf die beispielhafte Analyse 733 afrikanischer Amphibienarten. Klimawandel, die Zerstörung ihrer Lebensräume und Krankheiten lassen einen massiven Rückgang dieser Arten befürchten. Das Vorkommen von Arten der tropischen Biodiversitäts-Hotspots ist oft nur wenig dokumentiert, sie haben im Vergleich zu Arten aus gemäßigten Breiten häufig kleinere Verbreitungsgebiete. Viele der untersuchten Amphibienarten stehen auf der Roten Liste der Weltnaturschutzorganisation International Union for Conservation of Nature (IUCN), unter anderem wegen der begrenzten Lebensräume.
„Doch genau da beißt sich die Katze in den Schwanz, denn das seltene Vorkommen dieser Arten, das ihren Bedrohungsstatus erhöht, lässt sie gleichzeitig in den Verbreitungsmodellen unsichtbar werden, die oft Entscheidungsgrundlagen für den Naturschutz darstellen. Unsere Untersuchung hat ergeben, dass für 400 der untersuchten Amphibienarten, also mehr als die Hälfte, aufgrund ihrer geringen Verbreitung so wenige Daten vorliegen, dass sie aus statistischen Gründen in Verbreitungsmodellen nicht berücksichtigt werden können. 92 % davon stehen auf der Roten Liste der IUCN“, so Dr. Christian Hof, Biodiversität und Klima Forschungszentrum (BiK-F). Mithilfe dieser Verbreitungsmodelle wird jedoch die potentielle künftige Verbreitung der Arten berechnet.
Schutzwürdige Regionen werden unterschätzt
Welchen Unterschied macht es nun – heute und in Zukunft – wenn bedrohte Arten in den Modellen nicht berücksichtigt werden können? Diese Frage stellt sich insbesondere im Hinblick auf den Naturschutz, wo aufgrund begrenzter finanzieller Ressourcen oft Schwerpunktgebiete ausgewählt werden müssen. Mit Modellprojektionen ohne die Arten mit kleinem Verbreitungsgebiet, werden für den Naturschutz wichtige Regionen in ihrer Schutzwürdigkeit herabgesetzt. „Dabei ist unter Klimawandelaspekten der Fortbestand sowohl kleinräumig als auch weit verbreiteter Arten in denjenigen Gebieten am wahrscheinlichsten, die tatsächlich bereits als Gebiete von besonderer Schutzwürdigkeit identifiziert wurden“, erklärt Hof.
Hintergrund ist die Tatsache, dass die in den Verbreitungsmodellen ‚unsichtbaren‘ Arten vornehmlich in tropischen Bergregionen leben. Diese Gebiete zeichnen sich durch eine hohe klimatische Stabilität aus und werden, auch durch ihre Vielfalt kleinräumig strukturierter Lebensräume, aller Voraussicht nach auch in Zukunft für viele Arten ein Refugium bleiben.
Verbreitungsmodelle haben Verbesserungspotential
Eine Voraussetzung für die Verlässlichkeit von Verbreitungsmodellen ist, dass für die Kalibrierung der Modelle genug Verbreitungsdaten einzelner Arten vorliegen. Damit ein Verbreitungsmodell möglichst valide ist, sollten die Modelle auf Basis genügender quantitativer Daten zur Verbreitung von Arten kalibriert werden. Dies ist bei den meisten bedrohten Arten nicht der Fall; Abhilfe könnte hier vor allem das Sammeln von mehr Fundortdaten schaffen, oder auch eine höhere räumliche Auflösung der Modelle. Denn eines ist sicher: „Effektiver Naturschutz muss alle Arten berücksichtigen – nicht nur diejenigen, von denen viele Fundortdaten vorliegen“, resümiert Hof.
Publikation:
Platts, Philip J. et al. Conservation implications of omitting narrow-ranging taxa from species distribution models, now and in the future (2014) – Diversity and Distributions. DOI: 10.1111/ddi.12244

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