Aufgabenstellung A: Auswahl von 50 Zielarten

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1 Umweltforschungsplan 2011 FKZ Anpassungskapazität ausgewählter Arten im Hinblick auf Änderungen durch den Klimawandel Prof. Dr. Klaus Fischer Universität Greifswald, Tierökologie Prof. Dr. Gerald Kerth Universität Greifswald, Angewandte Zoologie und Naturschutz (Projektleitung) Prof. Dr. Nico Blüthgen Technische Universität Darmstadt, Ökologie Prof. Dr. Elisabeth Obermaier Universität Würzburg, Tierökologie und Tropenbiologie (Projektkoordination) PD Dr. Mark-Oliver Rödel Museum für Naturkunde, Leibniz-Institut für Evolutions und Biodiversitätsforschung an der Humboldt Universität zu Berlin Aufgabenstellung A: Auswahl von 50 Zielarten Vorhergehende Studie identifizierte 510 Zielarten des Zoologischen Artenschutzes (BArtSchVO, FFH, Verantwortungsarten). Auswahl von 50 Arten mit besonderer Bedeutung aus Bundessicht / vordringlichem Handlungsbedarf. 1

2 Schritt 1: Festlegung der Bewertungskriterien Rabitsch et al. (2010): 1. Biotopbindung, 2. Ökologische Amplitude, 3. Dispersionsfähigkeit, 4. Arealgröße, 5. Bestandssituation, 6. Klimawandel-sensible Zone, 7. Vermehrungsrate, 8. Rote-Liste-Status. Var2 Var3 Var4 Var5 Var6 Var7 Var8 Var1 0,249-0,019 0,040 0,197 0,189 0,020 0,235 Var2 0,227 0,205 0,233 0,239-0,004 0,205 Var3 0,302 0,003 0,017-0,066 0,068 Var4 0,112 0, ,113 0,118 Var5 0,197 0,113 0,584 Var6 0,104 0,140 Var7 0,109 Schritt 2: Wertzuweisung Kategorien (Punktwert) Gewicht eurytop, Stenotop kalt- Ökologische Amplitude indifferent (3) (2) stenotop (1) 3 Dispersionsfähigkeit hoch (3) mittel (2) gering (1) 2 Klimawandel- Sensitivität der Zone gering (3) mittel (2) hoch (1) 1 Vermehrungsrate hoch (3) mittel (2) gering (1) 1 Rote-Liste-Status *, D, V (3) R, G, 3, 2 (2) 1,0 (1) 1 Bewertung aller 510 Arten auf dieser Basis und Erstellung einer Rangliste. 2

3 Schritt 3: Artenauswahl Streichung aller Vogelarten (eigenes Projekt). Streichung von Arten ohne regelmäßige Reproduktionsnachweise in Deutschland. Von den Coregonen und der Gattung Bythinella nur eine Art stellvertretend. Kritische Überprüfung aller warm-stenotopen Arten. Aufnahme nur dann, wenn eine Gefährdung durch den Klimawandel anzunehmen ist. Plausibilisierung und taxonomische Balancierung. Ergebnis: 50-Arten-Liste Nr. Art wissenschaftlich Art deutsch 1 Aesalus scarabaeoides Kurzschröter 2 Aeshna caerulea Alpen-Mosaikjungfer 3 Aeshna subarctica elisabethae Hochmoor-Mosaikjungfer 4 Alcis jubata Bartflechten-Baumspanner 5 Anarta cordigera Moorbunteule 6 Assiminea grayana Marschenschnecke 7 Astacus astacus Edelkrebs 8 Austropotamobius torrentium Steinkrebs 9 Barbastella barbastellus Mopsfledermaus 10 Boloria titania Natterwurz-Perlmuttfalter 11 Bombina variegata Gelbbauchunke 12 Bryodemella tuberculata Gefleckte Schnarrschrecke 13 Bythinella compressa Rhön-Quellschnecke 14 Capra ibex Alpensteinbock 15 Carabus menetriesi pacholei Hochmoor-Laufkäfer 16 Carabus nodulosus Schwarzer Grubenlaufkäfer 17 Carcharodus floccifera Heilziest-Dickkopffalter 18 Carsia sororiata Moosbeeren-Grauspanner 19 Chariaspilates formosaria Moorwiesen-Striemenspanner 20 Cleorodes lichenaria Grüner Rindenflechten-Spanner 21 Cochlodina costata franconia Berg-Schließmundschnecke 22 Coregonus bavaricus Ammersee-Kilch 23 Cottus gobio Groppe 24 Cucujus cinnaberinus Scharlachkäfer 25 Dicerca furcata Zahnflügel-Prachtkäfer Nr. Art wissenschaftlich Art deutsch 26 Eucarta amethystina Amethysteule 27 Euphydryas aurinia Skabiosen-Scheckenfalter 28 Gyraulus acronicus Verbogenes Posthörnchen 29 Lepus timidus Alpenschneehase 30 Limoniscus violaceus Wurzelhalsschnellkäfer 31 Lithophane lamda Gagelstrauch-Moor-Holzeule 32 Lycaena helle Blauschillernder Feuerfalter 33 Maculinea nausithous Dunkler Ameisenbläuling 34 Maculinea teleius Heller Ameisenbläuling 35 Margaritifera margaritifera Flussperlmuschel 36 Mycula mossakowskii 37 Myotis bechsteinii Bechstein-Fledermaus 38 Nehalennia speciosa Zwerglibelle 39 Orgyia antiquiodes Heide-Bürstenspinner 40 Parnassius mnemosyne Schwarzer Apollofalter 41 Rana arvalis Moorfrosch 42 Salamandra atra Alpensalamander 43 Salmo salar Lachs 44 Sicista betulina Birkenmaus 45 Somatochlora alpestris Alpen-Smaragdlibelle 46 Stephanopachys substriatus Gestreifter BergwaldBohrkäfer 47 Theodoxus transversalis Gebänderte Kahnschnecke 48 Thymallus thymallus Äsche 49 Unio crassus Gemeine Flussmuschel 50 Vertigo geyeri Vierzähnige Windelschnecke 3

4 Anpassungskapazität & Klimawandel Was ist Anpassungskapazität? Durch welche Faktoren ist sie bestimmt? Welche Arten sind besonders gefährdet durch den Klimawandel? Welche Faktoren tragen zu einer hohen Gefährdung bei? Ziel: Welche Maßnahmen können ergriffen werden? Biologische Reaktionen auf den Klimawandel Die PEM -Optionen: P: Plastizität (direkte Reaktionen auf Temperatur) E: Evolution (evolutive = genetische Anpassungen an die sich ändernden Umweltbedingungen) M: Movement (Verlagerung der Verbreitungsgebiete nordwärts bzw. in höhere Lagen) Ansonsten: Aussterben! Anpassungskapazität: Fähigkeit, plastisch, evolutiv oder durch Verlagerung der Verbreitungsgebiete auf Klimawandel zu reagieren (= Steckbriefe, Teil B). 4

5 Option P: Plastische Reaktionen Frühere Rückkehr / Eiablage bei Vögeln. Frühere Flugzeit von Schmetterlingen. Frühere Amphibienwanderung. Plastische Reaktion in Hitzetoleranz Knockdown time [se ec] Anpassungskapazität Acclimation temperature [ C] Signifikanter Effekt der Akklimatisation nach 2 Tagen! (Fischer et al. 2010, PLoS One 5: e15284). 5

6 Alles prima? Kosten beachten! Starved Control ] Heamocytes [n] C 27 C 34 C Signifikanter Einfluss von Futter und Temperatur auf Immunfunktion (Karl et al. 2011, Global Change Biology 17: ). Option E: Evolution Schnell genug? Derzeit nur ca. 10 Studien mit positivem Befund! 6

7 Genetische Anpassung: Genotypen Anpassungskapazität: Fehlen genetischer Variation Karl et al. 2009, Ecography 32: Genotyp und Kälteresistenz Optimal angepasst, zumindest derzeit Karl et al. 2008, Funct Ecol 22:

8 Anpassungskapazität in Populationen Knock down time [s] [Means ± SE] High altitude Low altitude High vs. low: F 1,3 = 13.3, P = Temperature: F 1,390 = 34.8, P < Pop. x Temp.: F 1,390 = 12.6, P = C 27 C Rearing temperature Bei 47 C, gemittelt über Geschlechter und Replikate (Karl et al. 2008, Oikos 117: ). Inzucht und Anpassungskapazität Geringere Antwort auf Selektion bei ingezüchteten Linien (Dierks et al. 2012, Evolution 66: ). 8

9 Option M: Movement Mitteleuropa: Bestandszunahme / Ausbreitung nach Norden bei zahlreichen mediterranen bzw. wärmeliebenden Arten (Vögel, Tagfalter, Libellen). Wissensdefizite Ignorierung des Anpassungspotentials von Arten (plastisch, evolutiv) sowie art- und populations- spezifischer Unterschiede. Ignorierung artspezifischer Unterschiede im Dispersionspotential. Ignorierung des Einflusses der Landschaftsstruktur und damit verbundener Limitierungen für Ausbreitung. Ignorierung biotischer Interaktionen und indirekter Effekte. Daten für seltene / gefährdete Arten? 9

10 K. Fischer, Uni Greifswald Teilstudie C Feuerfalter Lycaena helle 1. Plastische Reaktionen bei Lycaena helle: Einfluss unterschiedlicher Temperaturen und von Trockenheitsperioden auf Entwicklung und Wikipedia 2. Simulation von extremen Wetterereignissen ( heat wave ). 3. Charakterisierung von Larvalhabitaten, Temp.messung. 4. Falls möglich, vergleichende Untersuchung von: L. dispar und L. tityrus. K. Fischer, Uni Greifswald Teilstudie C Ausblick Bythinella compressa: Stenotope Quellbewohnerin in der Rhön; Einfluss von Temperatur und Trockenfallen auf Wachstum und Wikipedia 10