Studie zeigt, dass der Zeitpunkt der Dürre für Wirbellose schädlicher ist als der Schweregrad

Populationen verschiedener Arten von Wasserinsekten und anderen wirbellosen Tieren reagieren auf Überschwemmungen und das Austrocknen von Wasserstraßen aufgrund von Dürre auf unterschiedliche Weise, die vorhersehbar sind, so eine neue Studie unter der Leitung der Penn State, die eine neuartige Methode zur Bewertung der Stabilität von Flussökosystemen einsetzte.

Da die Häufigkeit und das Ausmaß von Überschwemmungen und Dürren aufgrund des Klimawandels zunehmen, ist ein umfassendes Verständnis der Stabilität von Flussökosystemen als Reaktion auf diese Störungen erforderlich, so der leitende Forscher Daniel Allen, Assistenzprofessor für aquatische Ökologie am College of Agricultural der Penn State Wissenschaften.

Er erklärte, dass der in dieser Forschung verwendete Dimensionsstabilitätsrahmen ein innovativer Ansatz ist, bei dem mehrere Stabilitätsmetriken analysiert werden, der jedoch selten in Langzeitbeobachtungsstudien natürlicher Ökosysteme verwendet wurde. In dieser Studie wendeten die Forscher diesen Rahmen auf einen Langzeitdatensatz von Makroinvertebraten aus einem intermittierenden Wüstenstrom an, der häufigen hydrologischen Störungen ausgesetzt war.

Sie fanden weit verbreitete Unterschiede in der Stabilität im Laufe der Zeit unter wirbellosen Populationen und dass stark unterschiedliche Monsunstörungen wichtiger waren als konsistentere Winterstörungen, um individuelle Populationsstabilitätsmetriken zu beeinflussen.

Die Forschung konzentrierte sich auf Sycamore Creek in Arizona, einem der am besten untersuchten Wüstenflüsse der Welt. Es entwässert eine gebirgige Wasserscheide von 164 Quadratmeilen mit einem Strompegel in der Sonora-Wüste. Das Gebiet hat ein halbtrockenes, heißes Klima. Die meisten Niederschläge fallen während der Winter- (Dezember bis März) oder Monsunzeit (Juli bis September). Sycamore Creek ist anfällig für Sturzfluten; In einigen Jahren ist der Fluss des Baches jedoch stark verringert und trocknet sogar aus.

Benthische Makroinvertebraten wurden in Sycamore Creek über einen Zeitraum von 35 Jahren, von 1985–1999 und 2010–2019, beprobt. Beide Abtastperioden verwendeten denselben Ort. Die Proben wurden mit einem Flussbett-Sedimentkernbohrer bis zu einer Tiefe von etwa 4 Zoll an fünf Stellen in einem mehr als 325 Fuß langen Kiesverlauf gesammelt. Die Proben wurden im Feld durch ein feinmaschiges Netz gesiebt, wobei Organismen aus 18 taxonomischen Gruppen identifiziert wurden.

Bei Sycamore Creek gibt es eine lange Aufzeichnung darüber, wie diese Organismen auf Überschwemmungen im Winter reagieren, die in dem Sinne vorhersehbar sind, dass sie jeden Winter auftreten, aber ihr Ausmaß variiert von Jahr zu Jahr, bemerkte Allen. In einigen Jahren kam es zu großen Überschwemmungen, während in anderen Jahren schwache Überschwemmungen auftraten – was es den Forschern ermöglichte, zu untersuchen, wie sich das Ausmaß dieser Überschwemmungen auf die Stabilität der verschiedenen Wirbellosenpopulationen auswirkte.

„Aber was wirklich interessant ist, ist, dass wir zusätzlich zu diesen Überschwemmungen im Winter auch die Auswirkungen der anderen Regenzeit – des Sommermonsuns – auf Wirbellose analysieren konnten“, sagte Allen, der an den Institutes of Energy der Penn State forscht und die Umwelt. „Und wir haben festgestellt, dass der Sommermonsun stärker ist als die Überschwemmungen im Winter.“

In kürzlich veröffentlichten Ergebnissen in Briefe über Limnologie und Ozeanographie, berichteten die Forscher über das Schicksal von wirbellosen Wassertieren in Sycamore Creek, basierend auf dem von ihnen verwendeten Dimensionsstabilitäts-Framework. Die Populationen aquatischer wirbelloser Arten unterschieden sich in den Stabilitätsmetriken wie folgt:

Einige taxonomische Gruppen wie Chironomidae (nicht beißende Mücken) sind sehr widerstandsfähig, was bedeutet, dass Flut und Dürre ihre Häufigkeit nicht sehr verringern. Andere Taxa waren sehr widerstandsfähig, was bedeutet, dass Populationen nach einer Störung niedergeschlagen werden, aber schnell wieder nachwachsen, wie Fallceon (blauflügelige Oliven aus der Familie der Eintagsfliegen namens Baetidae) und Oligochaeta (Wasserwürmer).

Einige Populationen veränderten sich im Laufe der Zeit einfach nicht viel und waren unveränderlich, wie einige Coleoptera (Käfer). Schließlich waren einige Taxa wie Hydropsychidae (netzspinnende Köcherfliegen) und Tipuloidea (Schranken) am besten in der Lage, sich von einer Störung zu erholen, was bedeutet, dass sie typischerweise in der Lage waren, wieder auf die Häufigkeit vor der Störung zu wachsen.

„Diese Arten reagieren auf unterschiedliche Weise auf Störungen“, sagte Allen. „Einige sind resistent gegen die Störungen. Einige Populationen werden sehr tief niedergeschlagen, können sich danach aber sehr schnell erholen. Und dann tun einige nichts von beidem, und das sind diejenigen, die am anfälligsten dafür sind, ausgelöscht zu werden und es auch sind ökologisch gefährdet.“

Störungsregime verändern sich aufgrund des Klimawandels schnell und erhöhen das Ausmaß und die Häufigkeit von Überschwemmungen und Dürren, fügte Allen hinzu. „Wir müssen also wissen, wie Organismen auf Störungen reagieren und wie die aquatische Wirbellosengemeinschaft in 20, 30 oder 50 Jahren aussehen wird.“