Neue gebietsfremde Flusskrebsarten in Deutschland

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1 FFS Neue gebietsfremde Flusskrebsarten in Deutschland Einfuhrvektoren, Lebenszyklus-Strategien und ökologische Auswirkungen Christoph Chucholl

2 Invasive alien species Invasive gebietsfremde Arten (IAS) sind die weltweit zweitgrößte Bedrohung für die biologische Vielfalt (CBD 2011) i) durch menschliche Einflussnahme verbreitet ii) hohes ökologisches/ökonomisches Schadenspotenzial pictures used under Creative Commons licenses (wikimedia.org) Einleitung

3 Invasive alien species Nordamerika Europa IAS verdrängen/eliminieren oft autochthone Arten Konkurrenz Prädation/Beweidung Hybridisierung Übertragung von Parasiten/Pathogenen IAS verändern ökosystemare Prozesse jährliche Kosten in der EU: mind.12 Milliarden Agrar-, Forst- und Fischereischäden Kosten von Kontrollmaßnahmen Kosten im Gesundheitswesen Carrier Einleitung

4 gebietsfremde Arten alien domination tour Binnengewässer sind besonders durch IAS gefährdet (Sala et al. 2000) mehr als die Hälfte der IAS in europäischen Binnengewässern sind Krebstiere (Karatayev et al. 2009) ein ökologisch sehr wichtiges Taxon sind Flusskrebse (Decapoda, Astacida): 12 gebietsfremde vs. 3 4 indigene Arten! Alte Neue Einleitung

5 Alte vs. neue Aliens 1. Alte gebietsfremde Flusskrebsarten (Holdich et al. 2009) vor 1975 freigesetzt absichtlich für die Aquakultur und Fischerei eingeführt Invasiv und weitverbreitet (teilweise unterstützt durch Umsetzen) Galizierkrebs (`Astacus leptodactylus ) Kamberkrebs (Orconectes limosus) Signalkrebs (Pacifastacus leniusculus) Einleitung

6 Alte vs. neue Aliens 2. Neue gebietsfremde Flusskrebsarten (Holdich et al. 2009) Art nach 1980 freigesetzt diverse Einfuhrvektoren: Angelköder (FB), Speisehandel (C), Aquakultur (S), Aquarienhandel (A) frühe Invasionsstadien, lokal bis regional verbreitet; teilw. anhaltende Freisetzung Einfuhrvektor(en) NICS Status Invasionsstadium Mitteleuropäische Verbreitung Herkunft Galizierkrebs Astacus leptodactylus S, C Alt invasiv weitverbreitet Osteuropa Kamberkrebs Orconectes limosus S Alt invasiv weitverbreitet Nordamerika Signalkrebs Pacifastacus leniusculus S Alt invasiv weitverbreitet Nordamerika Yabby Cherax destructor A Neu freigesetzt nicht etabliert Australien Red claw Cherax quadricarinatus A Neu etabliert lokal Australien Kalikokrebs Orconectes immunis FB Neu invasiv regional Nordamerika Kentucky River crayfish Orconectes juvenilis S Neu unklar vorhanden Nordamerika Virile crayfish Orconectes virilis unklar Neu invasiv regional Nordamerika White River crayfish Procambarus acutus/p. zonangulus unklar Neu etabliert lokal Nordamerika Floridakrebs Procambarus alleni A Neu freigesetzt unklar Nordamerika Roter Sumpfkrebs Procambarus clarkii A, C, S Neu invasiv regional Nordamerika Marmorkrebs Procambarus fallax f. virginalis A Neu invasiv vorhanden Nordamerika Einleitung

7 Invasionsstadium/ Zeit Vom Alien zum Invasor Biologische Invasionen sind sequenzielle Prozesse: Transport/ Import Freisetzung Invasoren zum Verkauf: Der Zoohandel als Einfuhr- /Freisetzungsvektor Etablierung Was macht Invasoren erfolgreich? Lebenszyklus-Strategien Ausbreitung/ neg. Auswirkung Invasive gebietsfremde Art Ökologische Rolle und Auswirkungen Fragestellung

8 Flusskrebse in der Aquaristik frühe 1990er: absoluter Nischenmarkt mit sehr wenigen Arten (< 10) späte 1990er/ frühe 2000er: der Wirbellosen-Boom mit massiver Propagierung in der Szene 2005: bereits 74 Arten importiert! (Pekny und Lukhaup 2005) seit 2003: verifizierte Freilandnachweise von Aquarienkrebsen Kapitel 1

9 Der Zoohandel als Einfuhrvektor der Handel mit Flusskrebsen für die Aquaristik ist ein neuartiger Vektor für die Einfuhr/Freisetzung von Neuen gebietsfremden Flusskrebsen Warum werden bestimmte Arten freigesetzt (und andere nicht)? (Determinanten der Freisetzungswahrscheinlichkeit) Prävention/Vorsorgemaßnahmen Ausmaß der Freisetzungen? (Freisetzungsdruck) Vergleich zu anderen Einfuhrvektoren Kapitel 1

10 1) Invasoren zum Verkauf Hypothese aus Aquarien freigesetzte Flusskrebsarten werden (1) häufiger und billiger angeboten und (2) größer, als Arten die nicht freigesetzt werden Methode (Chucholl 2013 BINV) zwei Datensätze (1) Information über alle von verfügbaren Arten (2) Information über Arten die 2009 via Onlineshops angeboten wurden Analyse mit binären multiplen Regressionsverfahren Kapitel 1

11 1) Invasoren zum Verkauf Importierte Arten (Chucholl 2013 BINV) 120 Flusskrebsarten waren verfügbar 20 davon wurden regelmäßig angeboten 105 Arten sind potenzielle Carrier der Krebspest... Kapitel 1

12 1) Invasoren zum Verkauf Determinanten der Freisetzungswahrscheinlichkeit (Chucholl 2013 BINV) maximalen Körperlänge (TL max ) und Verfügbarkeit (Av) haben einen signifikanten Einfluss auf Freisetzungsstatus Dataset Predictor variables df LR c 2 P all species Av G : <0.001 *** TL max : <0.001 *** Residuals: 102 online shops Av ON : ** TL max : <0.001 *** Residuals: 35 große Arten (Körperlänge >13 cm), die häufig verfügbar sind, werden sehr wahrscheinlich freigesetzt Kapitel 1

13 1) Invasoren zum Verkauf Ausmaß der Freisetzung (Chucholl et al 2012 AI) Marmorkrebse (Procambarus fallax f. virginalis) sind die jüngste der 12 gebietsfremden Flusskrebsarten in Europa Mk waren niemals im Speisehandel oder der Aquakultur verfügbar Alle Freilandnachweise von Mk gehen sehr wahrscheinlich auf Freisetzungen aus Aquarien zurück! Perfekter Modellorganismus Kapitel 1

14 1) Invasoren zum Verkauf Timeline (Chucholl et al 2012 AI) established contained in aquaria introduced Mk are available in virtually every fish store first mention in a reference book introduced to the pet trade? Kapitel 1

15 1) Invasoren zum Verkauf Verbreitung (Chucholl et al 2012 AI) 5 von 6 bekannten Populationen finden sich in Deutschland Freisetzungsdruck disjunkte, insuläre Verbreitung potenzielle Noden für aktive Ausbreitung Kapitel 1

16 1) Invasoren zum Verkauf Fazit der Marmorkrebs ist mittlerweile in Europa etabliert die Ursache für den Etablierungserfolg ist ein hoher Freisetzungsdruck aus der Aquaristik die Freisetzungswahrscheinlichkeit ist direkt beeinflusst von der Verfügbarkeit und Körpergröße einer Flusskrebsart Kapitel 1

17 2) Lebenszyklus-Strategien Welche Arteigenschaften fördern Invasivität? Hypothese Neue Aliens zeigen Eigenschaften von r-strategen r-strategie rascher Lebenszyklus hohe Fekundität oft kleinbleibend K-Strategie langsamer Lebenszyklus geringe Fekundität oft großwüchsig Kapitel 2

18 2) Lebenszyklus-Strategien Kalikokrebs (Orconectes immunis) heimisch in kühlgemäßigten Klimazonen (USA, CDN) Erstfunde Mitte 1990er hoch-invasiv in der Oberrheinebene (Gelmar et al. 2006; Collas et al. 2011; Chucholl 2012) Kapitel 2

19 2) Lebenszyklus-Strategien Roter Sumpfkrebs (Procambarus clarkii) heimisch in warmgemäßigtensubtropischen Klimazonen (USA, MEX) zunehmend auch in kühleren Klimaten (M-Europa) invasiv hohes Ausbreitungspotenzial in M- Europa im Zuge des Klimawandels (Liu et al. 2011) (Chucholl 2011 und Zitate darin) Einleitung

20 2) Lebenszyklus-Strategien Methode (Chucholl 2011, 2012 KMAE) Aufnahme der Populationsdynamik in typischen Habitaten standardisierte Reusenfänge und Handfang Abschätzung der Lebenszyklus-Parameter via Von Bertalanffys Wachstumsfunktion (VBGF) in FiSAT2 Aufklärung des Reproduktionszyklus Gonadosomatischer Index (GSI) reproduktive Form Fekundität Kapitel 2

21 2) Lebenszyklus-Strategien Ergebnisse & Diskussion (Chucholl 2011, 2012 KMAE) Art Status Asymp. Lebenserw. Geschlechtsreife [Jahre] leistung [ø ] Fekundität Wachstums- max. CL [mm] [Jahre] Kalikokrebs invasiv 50 2,4 2,5 0+ (1+) 3,5 495 Roter Sumpfkrebs invasiv 76 6,1 6,6 1+ (2+) 3,4 3,5 597 Signalkrebs invasiv (2+) NA 242 Kamberkrebs invasiv NA 538 Edelkrebs indigen 88 7,9 13,0 2+ (3+) 0,6 1,3 282 Dohlenkrebs indigen 55 7,7 14,3 2+ (1+) 0,4 1,1 200 Steinkrebs indigen 50 10,7 12,0 2+ (1+) 0,8 120 beide Arten weisen eine hohe Wachstumsleistung und Fekundität auf der Kalikokrebs ist ein ausgeprägter r-stratege beide Arten zeigen Eigenschaften von r-strategen Kapitel 2

22 2) Lebenszyklus-Strategien Ergebnisse & Diskussion (Chucholl 2011, 2012 KMAE) plastischer Lebenszyklus Ordination from principal component analysis (PCA) (cum. proportion of explained variance: 0.95) Kapitel 2

23 2) Lebenszyklus-Strategien Ergebnisse & Diskussion Roter Sumpfkrebs (Chucholl 2011 KMAE) Italien* Ulm hohe Lebenszyklusplastizität latitudinal clines plastischer Reproduktionszyklus Plastizität fördert die Invasivität des Roten Sumpfkrebses Ulm Ulm RP recruitment phase, H hibernation, OF ovigerous females, R reproduction (mating), GA great activity * Gherardi et al. 1999, Scalici und Gherardi 2007 Kapitel 2

24 2) Lebenszyklus-Strategien Fazit (Chucholl 2011, 2012 KMAE) beide Arten verfügen über r-selektierte Arteigenschaften Kalikokrebs ist ein extremer r-stratege hohe Wachstumsleistung und Fekundität bei P. clarkii rasches Populationswachstum geringe Wirkung zeitl. limitierter Bekämpfungsmaßnahmen hohe Anpassungsfähigkeit des Roten Sumpfkrebses begünstigt Invasivität in kühleren Klimata Kapitel 2

25 3) ökologische Auswirkungen Hypothese Neue NICS haben starke Auswirkungen auf: (1) andere Flusskrebse (2) litorale Biozönosen Methoden 1. Verdrängung zwischen Kalikokrebs (Neuer Alien) und Kamberkrebs (Alter Alien) (Chucholl et al FAL, Chucholl 2012 KMAE) Laborversuche zu aggressiven Interaktionen und Konkurrenz um Deckung Vergleichende Freilandstudie der Reproduktionsbiologie 2. Ökologische Auswirkungen des Roten Sumpfkrebses in Seen (Chucholl 2013 LIMNOL) Mageninhaltsanalysen Enclosure-Versuch Kapitel 3

26 3) ökologische Auswirkungen 2. Ökologische Auswirkungen des Roten Sumpfkrebses (Chucholl 2013 LIMNOL) Trophische Position: Mageninhaltsanalysen N = 102 polytrophe Allesfresser: Detritus Makrophyten Makrozoobenthos Trend zu größenabhängiger Nahrungs- Präferenz Chironomiden und Dreissena werden signifikant bevorzugt (Chi-squared test: P < 0.05) Kapitel 3

27 3) ökologische Auswirkungen 2. Ökologische Auswirkungen des Roten Sumpfkrebses (Chucholl 2013 LIMNOL) Enclosure-Versuch (3 treatments [control, low, high density] mit je 5 Replikaten) 30l Sediment 10l grober Kies (Substrat f. Dreissena) 4 PVC Röhren (Versteck f. Krebse) konditioniertes Laub (45g) Wasserpest (Elodea nuttallii; 60g) Armleuchteralgen (Chara sp.; 300g) Tausendblatt (Myriophyllum spicatum; 60g) Zebramuscheln (Dreissena polymorpha; 66) Eiför. Schlammschnecken (Radix balthica; 44) Gr. Schlammschnecken (Lymnaea stagnalis; 4) Gr. Posthornschnecken (Planorbis corneus; 4) Kapitel 3

28 3) ökologische Auswirkungen 2. Ökologische Auswirkungen des Roten Sumpfkrebses (Chucholl 2013 LIMNOL) starker top-down Effekt auf: Süßwasserschnecken Detritus kein Effekt auf die Zebramuschel Three-way ANOVA mit Holm-Sidak post-hoc Test (Blocknummer und Orientierung als Kofaktoren: P < 0.05) Kapitel 3

29 3) ökologische Auswirkungen 2. Ökologische Auswirkungen des Roten Sumpfkrebses (Chucholl 2013 LIMNOL) Effekt auf Makrophyten Entwurzelung (Tausendblatt) Beweidung (Armleuchteralgen) kein Effekt auf die Wasserpest Veränderung der relativen Abundanz Hinweis auf `invasional meltdown Kapitel 3

30 3) ökologische Auswirkungen Aliens indigene Flusskrebse aquatische Ökosysteme Verdrängung durch: hohe Aggression [1] rascher Lebenszyklus [2] hohe Fekundität [2] Übertragung der Krebspest [3] Prädation [4] Beweidung [4] Entwurzelung [4] Konkurrenz [5] Veränderung physik. Habitat-Eigenschaften [6] trophische Kaskaden [7] Begünstigung anderer IAS [4] irreversibler Verlust [2,3] 1, Chucholl et al. (2008); 2, Chucholl (2012); 3, Chucholl (2011b) und Schrimpf et al. (2013); 4, Chucholl (2013); 5, Hirsch und Fischer (2008); 6, Statzner et al. (2000); 7, Rodríguez et al. (2005) Eliminierung `anfälliger Arten [4] (z.b. aquatische Schnecken und großwüchsige einsprossige Wasserpfl.) verändertes Nahrungsnetz [4] (z.b. erhöhter Verknüpfungsgrad) `invasional meltdown [4] Kapitel 3

31 Invasionsstadium/ Zeit take home message Transport/ Einfuhr Freisetzung der Zoohandel ist ein wichtiger Freisetzungsvektor von Neuen Aliens Vorbeugemaßnahmen, z.b. Verringerung der Verfügbarkeit Etablierung r-selektierte Arteigenschaften und Plastizität fördern die Invasivität von Neuen Aliens Angepasste Risikoabschätzung und Bekämpfungsstrategien Neg. Auswirkung Neue Aliens können Biozönosen deutlich verändern Beeinträchtigung indigener Ökosysteme und Flusskrebse Schlussfolgerungen

32 Vielen Dank! Prof. Dr. Gerhard Maier Prof. Dr. Elisabeth K.V. Kalko Prof. Dr. Manfred Ayasse Uni Ulm Institut für experimentelle Ökologie der Tiere (PD Dr. Marco Tschapka, Dr. Heiko Bellmann und allen helfenden Händen) Uni Ulm Arbeitsgruppe Biosystematische Dokumentation (Prof. Dr. Dieter Waloszek, PD Dr. Andreas Maas und Gerd Mayer) Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) Landesgraduiertenförderung BW Fischereiforschungsstelle BW