Studie zeigt, wie Vögel die Umweltbedingungen im Laufe der Jahreszeiten verfolgen

Von seinem Büro in New Haven aus erlebt der Yale-Ökologe Jeremy Cohen die gesamte Bandbreite der vier Jahreszeiten, von heißen und feuchten Sommern bis hin zu trockenen und kühlen Wintern. Ihm fiel jedoch auf, dass viele seiner Forschungsobjekte – nordamerikanische Vögel – die Jahreszeiten meiden und stattdessen auf ihren Zugrouten das ganze Jahr über die gleichen Wetterbedingungen anstreben.

In einer neuen Studie, die in Zusammenarbeit mit Walter Jetz, einem Professor für Ökologie und Evolutionsbiologie an der Yale, durchgeführt wurde, versuchte Cohen besser zu verstehen, wie verschiedene nordamerikanische Vogelarten diese bevorzugten klimatischen Bedingungen (von Ökologen als Umweltnische bezeichnet) verfolgen und welche Merkmale wie Ernährung, Körpergröße oder Verhalten könnten diese unterschiedlichen Strategien zwischen den Arten vorhersagen.

Schreiben im Tagebuch Globale Ökologie und BiogeographieSie entdeckten verschiedene Nischenverfolgungsstrategien für die mehr als 600 in die Studie einbezogenen Arten, die durch die Verfolgung sowohl der Durchschnittswerte als auch der Variabilität in der lokalen Umgebung definiert werden und in erheblichem Zusammenhang mit den ökologischen Merkmalen dieser Arten wie Körpergröße oder Ernährung stehen.

„Wir haben herausgefunden, dass einige wandernde Arten die Temperatur oder den Niederschlag das ganze Jahr über verfolgen können und sich alle Mühe geben, das ganze Jahr über das gleiche Wetter zu erleben, während andere das ganze Jahr über starken Schwankungen der saisonalen Bedingungen ausgesetzt sind“, sagte Cohen, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter in Jetz‘ Labor.

Jetz, Mitglied der Yale-Fakultät für Künste und Wissenschaften, ist Direktor des Yale Center for Biodiversity and Global Change.

Für Millionen einzelner Vogelvorkommensaufzeichnungen ermittelte Cohen mithilfe von Satellitenwetterdaten die Umweltbedingungen bei jeder Aufzeichnung und konnte so beurteilen, wie sich diese Bedingungen für jede Art im Laufe der Jahreszeiten ändern. Diese Analyse war die erste, die die Bedeutung der Wettervariabilität und nicht nur der Durchschnittswerte berücksichtigte, um zu bestimmen, wie Vogelarten ihre Nischen im Laufe der Jahreszeiten verfolgen. In früheren Studien wurden nur die durchschnittlichen Wetterbedingungen untersucht, wodurch erhebliche Wissenslücken sowohl über die Ökologie als auch über die potenzielle Gefährdung von Vögeln entstanden.

„Zum ersten Mal können wir bestimmen, welche Arten eine strikte Konsistenz sowohl der durchschnittlichen als auch der Variabilität der Wetterbedingungen im Laufe des Jahres erfordern“, sagte Cohen. „Das sind entscheidende Informationen, wenn man versucht, die Anfälligkeit für den Klimawandel zu bestimmen, der sowohl den Durchschnitt als auch die Variabilität (oder Unvorhersehbarkeit) der Wetterbedingungen verschiebt.“

Laut Cohen sind Langstreckenzieher wie der Waldsänger hervorragende Nischenjäger. Dank ihrer Fähigkeit zur Migration können sie das ganze Jahr über nach bevorzugten Bedingungen suchen. Vögel mit kleinem Körperbau, wie z. B. Vireos, und Insektenfresser, wie z. B. Fliegenschnäpper, neigen ebenfalls dazu, das ganze Jahr über ihre Nischen genau zu verfolgen, wohingegen Vögel mit großem Körperbau und pflanzenfressende oder allesfressende Vögel, darunter viele Spechte, im Laufe des Jahres einer Vielzahl von Bedingungen standhalten können.

„Zu wissen, wer enge Anforderungen hat und wer einem breiteren Spektrum von Bedingungen standhalten kann, kann uns dabei helfen, die Anfälligkeit für den Klimawandel vorherzusagen“, sagte Cohen.

Ein strikter Nischen-Tracker ist möglicherweise weniger in der Lage, mit einem sich ändernden Klima zurechtzukommen als diese flexibleren Arten, und wie Cohen herausfand, ist die Verteilung dieser Nischen-Tracking-Strategien nicht zufällig. „Jetzt haben wir einen Rahmen, der die Anfälligkeit für Veränderungen des Mittelwerts und der Variabilität basierend auf den Merkmalen verschiedener Vogelarten vorhersagen kann, selbst bei Arten, die wir in unserer Studie nicht abdecken konnten“, sagte er.

Diese Muster aufzudecken war keine einfache Aufgabe. Für die Studie mussten Cohen und Jetz Daten aus Millionen von Vorkommensaufzeichnungen für über 600 Vogelarten zusammen mit 22 Jahren Wetterdaten des NASA MODIS-Instruments und dem CHELSA-Klimadatensatz synthetisieren.

Ein solches Unterfangen wäre noch vor einem Jahrzehnt nicht möglich gewesen, sagte Cohen. Aber heute, sagte er, gebe es eine enorme Fülle an Beobachtungsdaten über Vögel, hauptsächlich aufgrund der Beiträge von „Bürgerwissenschaftlern“ weltweit. Cohen stützte sich auch auf a Werkzeug kürzlich von seinen Kollegen am Yale Center for Biodiversity and Global Change entwickelt, um „Millionen von Beobachtungen einfach mit feinskaligen Wetterdaten von Hunderten von Arten zu kommentieren“.

Für Cohen ist diese Studie erst der Anfang. Während Vögel vielleicht die bekanntesten Zugvögel im Tierreich sind, können mehrere Huftiere – darunter Hirsche und Elche – und sogar Schmetterlinge teilweise ihre Umweltnischen verfolgen, während sie das ganze Jahr über wandern.

„Die jüngste Explosion der Tracking-Daten für viele dieser anderen Arten wird es uns bald ermöglichen, diese Fragen zu stellen [about seasonal niche tracking and climate change vulnerability] auch in anderen Taxa“, sagte Cohen, der optimistisch ist, dass sein Rahmenwerk in naher Zukunft auf viele dieser Gruppen anwendbar sein wird.

Während viele Untersuchungen zum Zusammenhang zwischen Arten und Klimawandel die Arten auf der Welt als „Opfer der Launen des Klimas“ charakterisieren, deuten die neuen Erkenntnisse darauf hin, dass die Nischenverfolgung für einige Arten ein wichtiges Instrument sein könnte, um saisonale Bewegungen als Puffer gegen sich ändernde Umweltbedingungen zu nutzen, sagte Cohen.

Dennoch, so sagte er, seien Geschwindigkeit und Ausmaß des anthropogenen Klimawandels in den letzten Jahrzehnten völlig beispiellos und hätten viele Arten in Bedingungen gebracht, die sie noch nie zuvor erlebt hätten.

„Es ist wichtig zu verstehen, wie die Tierwelt mit den anhaltenden Folgen des sich beschleunigenden Klimawandels umgeht, damit wir mit der Beschleunigung des Klimawandels den Zusammenbruch ökologischer Gemeinschaften und der Artenvielfalt verhindern und gleichzeitig den Verlust von Ökosystemdienstleistungen verhindern können“, sagte Cohen.