Climate change drives mountain butterflies towards the summits
Climate change impacts biodiversity and is driving range shifts of species and populations across the globe. To understand the effects of climate warming on biota, long-term observations of the occurrence of species and detailed knowledge on their ecology and life-history is crucial. Mountain species particularly suffer under climate warming and often respond to environmental changes by altitudinal range shifts. We assessed long-term distribution trends of mountain butterflies across the eastern Alps and calculated species’ specific annual range shifts based on field observations and species distribution models, counterbalancing the potential drawbacks of both approaches. We also compiled details on the ecology, behaviour and life-history, and the climate niche of each species assessed. We found that the highest altitudinal maxima were observed recently in the majority of cases, while the lowest altitudes of observations were recorded before 1980. Mobile and generalist species with a broad ecological amplitude tended to move uphill more than specialist and sedentary species. As main drivers we identified climatic conditions and topographic variables, such as insolation and solar irradiation. This study provides important evidence for responses of high mountain taxa to rapid climate change. Our study underlines the advantage of combining historical surveys and museum collection data with cutting-edge analyses.
Rödder, D., T. Schmitt. P. Gros, W. Ulrich, and J. C. Habel. 2021. Climate change drives mountain butterflies towards the summits. Scientific Reports 11, 14382 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-93826-0
Mögliche invasive Bedrohung durch den Afrikanischen Krallenfrosch wesentlich größer als gedacht – – mechanistische Modelle im Kampf gegen die unerwünschten Auswirkungen einzelner, verschleppter Arten
21.01.2021 Ein internationales Forscherteam um die beiden Herpetologen Philipp Ginal und Dennis Rödder vom Zoologischen Forschungsmuseum Koenig – Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere (ZFMK, Museum Koenig) nutzen einen neuen Ansatz zur Abschätzung des invasiven Potenzials einer Art. In einem ganz neuen Licht muss danach die Bewertung des Invasionsrisikos des Krallenfroschs gesehen werden. Die neue Berechnung weist in Europa ein Gebiet von fast zwei Millionen km2 möglichen Lebensraums für den Afrikanischen Krallenfrosch aus. Das ist etwa das Doppelte der Fläche, die man bisher angenommen hatte. Die Gefahr, dass die Art nicht ursprüngliche Heimatgebiete massiv negativ beeinflussen wird, ist also wesentlich größer als bisher gedacht. Hinzu kommt, dass es auch schon erste Anzeichen gibt, dass sich in Frankreich eingeschleppte Tiere bereits an das dortige Klima anzupassen beginnen und stark auf dem Vormarsch sind. Das mechanistische Model wurde jetzt im Journal of Experimental Zoology Part A: Ecological and Integrative Physiology beschrieben.
Der Afrikanische Krallenfrosch, Xenopus laevis, stammt ursprünglich aus dem südlichen Afrika. Die Art wurde in der Vergangenheit als Schwangerschaftstest und Modelorganismus für verschiedene Forschungsbereiche genutzt, was dafür sorgte, dass entkommene oder ausgesetzte Krallenfrösche invasive Populationen auf vier weiteren Kontinenten etablieren konnten. Mittlerweile gibt es sogar mehrere Populationen in Frankreich, Italien und Portugal. In den dortigen Ländern richtet die nicht-einheimische Art als Nahrungskonkurrent und Fressfeind großen Schaden an den dortigen Ökosystemen an. Zudem gilt der Krallenfrosch als Überträger des für Amphibien tödlichen Chytridpilzes (Batrachochytrium dendrobatidis), der neben der Habitatzerstörung einer der Hauptursachen des weltweiten Amphibiensterbens ist.
Eine Möglichkeit um das Risiko des invasiven Potenzials nicht-einheimischer Arten, die sich rasch ausbreiten können, abzuschätzen, ist das sogenannte Species Distribution Modelling, auch SDM genannt. Durch diese mathematischen Modelle kann vorhergesagt werden, welche geographischen Gebiete sich auf Grund der Umweltbedingungen für eine Art theoretisch eignen. Bisherige SDMs für den Afrikanischen Krallenfrosch haben jedoch nur einen Bruchteil der klimatischen Nische des Froschlurchs erfasst und somit nicht alle Gebiete, die klimatisch für die Art geeignet sind, vorhergesagt. Nun hat ein internationales Forscherteam um die beiden Herpetologen Philipp Ginal und Dennis Rödder vom Zoologischen Forschungsmuseum Koenig in Bonn im Rahmen des von BiodivERsA und durch die DFG geförderten INVAXEN-Projekts einen neuen Ansatz verwendet. „Mit unserem neuen Ansatz konnten wir durch Laborversuche die kritischen Minimal- und Maximal-, sowie Optimaltemperaturen ermittelt, unter denen der Frosch überleben kann“ erläutert Ginal die neue Vorgehensweise. Unter Berücksichtigung dieser physiologischen Eigenschaften wurde dann die potenziell mögliche Verbreitung in Europa vorhergesagt.
Mit Hilfe dieser sogenannten mechanistischen SDMs lässt sich die zukünftig prinzipiell mögliche Verbreitung einer Art genauer vorhersagen als mit den vorher verwendeten Methoden. „Durch den innovativen methodischen Ansatz war es sogar möglich die physiologischen Limits verschiedener Entwicklungsstadien, wie Kaulquappen und erwachsene Frösche, in das Model einzuspeisen, was vorher ebenfalls nicht möglich war“ legt Rödder dar. Die Ergebnisse der Studie von Ginal et al. (2020) zeigen, dass allein in Europa ein Gebiet von fast zwei Millionen km2 für den Afrikanischen Krallenfrosch geeignet ist. Die vorherigen Methodenansätze hatten dagegen lediglich maximal die Hälfte der Fläche vermuten lassen. Insbesondere Süd- und Westeuropa sind laut den Modellen der Forscher besonders gut für den Frosch geeignet. Aber auch vereinzelte Gebiete in Deutschland scheinen dem Klima des Froschs zu entsprechen.
Dies wirft ein ganz neues Licht auf die Bewertung des Invasionsrisikos des Krallenfroschs, berücksichtigt man, dass es auch schon die ersten Anzeichen gibt, dass sich die in Frankreich eingeschleppten Tiere bereits an das dortige Klima anzupassen beginnen und stark auf dem Vormarsch sind. In zukünftigen Studien planen die Forscher die Auswirkungen der lokalen Anpassung an das europäische Klima zu untersuchen, um weitere Erkenntnisse über den Afrikanischen Krallenfrosch in Europa zu sammeln und so den höchst invasiven Froschlurch von seinem Vormarsch abzuhalten.
Bildunterschrift: Rund zwei Millionen km2 sind als potenziell mögliches Habitat für den Afrikanischen Krallenfrosch in Europa vorhergesagt (Abb. oben). Zur Überprüfung der Korrektheit der mechanistischen Modelle haben die Forscher auch die Verbreitung der Art in ihrem natürlichen Lebensraum im südlichen Afrika korrekt vorhergesagt (in der Abbildung unten links).
Literatur: Ginal, P., Mokhatla, M., Kruger, N., Secondi, J., Herrel, A., Measey, J., & Rödder, D. (2020). Ecophysiological models for global invaders: Is Europe a big playground for the African clawed frog?. Journal of Experimental Zoology Part A: Ecological and Integrative Physiology.
Predicting terrestrial dispersal corridors of the invasive African clawed frog Xenopus laevis in Portugal
Invasive species such as the African Clawed Frog, Xenopus laevis, are a main threat to global biodiversity. Xenopus is native to Southern Africa but was introduced to four other continents. In Europe, the species could establish populations in France, Italy and Portugal. In our recently published study, we provide a novel approach, which was used to reconstruct the invasion of this highly invasive frog for Portugal. Using satellite data, including data on elevation, vegetation and land cover, we found that this almost fully aquatic frog most likely used a terrestrial corridor with three golf course ponds next to Laje River to reach a second river. Further, we give recommendations about possible future corridors, which will support the Portuguese eradication program for this frog.
Ginal, P., F. D. Moreira, R. Marques, R. Rebelo, and D. Rödder. 2021. Predicting terrestrial dispersal corridors of the invasive African clawed frog Xenopus laevis in Portugal. NeoBiota 64: 103–118.
