Hoffnung auf Salamander? Studie rekalibriert Auswirkungen des Klimawandels

Für winzige Salamander, die sich mit Haut und Boden winden, scheinen große Wettermuster so weit weg wie der Weltraum zu sein. Aber seit Jahrzehnten verlassen sich Wissenschaftler hauptsächlich auf Freilufttemperaturdaten auf großen räumlichen Skalen, um zukünftige Salamanderverteilungen unter dem Klimawandel vorherzusagen. Die Aussichten für die Mini-Ökosystemingenieure waren düster, was darauf hindeutete, dass der Lebensraum in entscheidenden Bereichen nahezu vernichtet wurde.

Jetzt stimmen sich Forscher der University of Illinois auf das Mikroklima ein, das für die gefährdeten Amphibien wirklich wichtig ist, und prognostizieren eine etwas hoffnungsvollere Zukunft.

„Die älteren Schätzungen sagten voraus, dass für einige dieser Arten fast 100 % des geeigneten Lebensraums ausgelöscht würden. Aber als wir Mikroklimadaten auf feinen räumlichen Skalen für unser Untersuchungsgebiet im Great-Smoky-Mountains-Nationalpark (GSMNP) berücksichtigten, stellten wir fest, dass dies der Fall sein könnte nicht annähernd so stark sein.

„Es ist aber immer noch schlecht; unsere Schätzungen zeigten eine 55-80%ige Verringerung des Lebensraums für die drei Arten, die wir untersucht haben, aber das ist ein großer Unterschied, wenn wir über ein großes Gebiet sprechen“, sagt der Co-Autor der Studie, Sam Stickley, Assistenzprofessor in der Abteilung für natürliche Ressourcen und Umweltwissenschaften (NRES), Teil des College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences an der U of I. Jennifer Fraterrigo, ebenfalls NRES-Professorin, war Mitautorin der Studie.

Überraschenderweise konnte das Team erstmals auch Potenzial ausmachen Gewinne in einem hochgradig geeigneten Habitatgebiet für drei plethodontide Salamanderarten des GSMNP unter zukünftigen Klimaszenarien. Ohne Lunge „atmen“ Plethodontiden vollständig durch ihre Haut. Sie sind derzeit im GSMNP ziemlich reichlich vorhanden, sagt Stickley, aber wenn ihre Gesamtreichweite in Zukunft zu schrumpfen beginnt, könnten die prognostizierten Gewinnbereiche für den Naturschutz oder die Parkverwaltung priorisiert werden.

Aber treten wir einen Moment zurück. Ökologen modellieren die Artenverteilung basierend auf dem, was sie über die Umweltanforderungen der Lebewesen wissen und wo in der Landschaft diese Anforderungen erfüllt werden können. Die Ergebnisse werden wie eine Heatmap angezeigt, die echten Landschaftsmerkmalen überlagert wird, wobei Farbverläufe eine geringe bis hohe Habitateignung anzeigen. Es ist normalerweise eine Übung, die in großen räumlichen Maßstäben durchgeführt wird: GIS-Karten, die Boden- und Vegetationstypen im Kilometermaßstab oder größer zeigen, zusammen mit Klimamodellen, die von regionalen Wetterstationen entwickelt wurden.

Aber Salamander und andere Kleintiere funktionieren nicht in diesen Größenordnungen. Sie leben direkt neben – oder in – der Erde und verbringen oft ihr ganzes Leben auf wenigen Quadratmetern. Am oder in der Nähe des Waldbodens sind Temperatur und Feuchtigkeit viel stabiler als in offenen Gebieten, wo sich Wetterstationen normalerweise befinden.

„Die Verwendung von Freilufttemperaturdaten berücksichtigt nicht die Pufferwirkung von Wäldern“, sagt Stickley. „Der Wald drückt Sonnenenergie zurück, absorbiert sie, verändert Windmuster, und es gibt Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Wasser; nur alle möglichen Mikroklimavariablen in der Nähe der Oberfläche, die in typischen Klimaschichten nicht berücksichtigt werden.“

Mit dem Fortschritt kleiner digitaler Umweltsensoren ist es jetzt einfacher, Mikroklimadaten in biologisch relevanten Maßstäben für bodenbewohnende Tiere zu sammeln – zum Beispiel 3 Quadratmeter im Vergleich zu mehreren Kilometern –, aber die Modellierung der Artenverteilung unter Verwendung von Daten in feinen räumlichen Maßstäben ist immer noch relativ selten.

Stickley erhielt die Daten eines Kollegen von Hunderten von Berggipfeln, wo die drei Salamanderarten zusammen mit vielen anderen ihre Heimat haben (GSMNP wird nicht umsonst als „Salamander-Hauptstadt der Welt“ bezeichnet). Anschließend führte er Verbreitungsmodelle für jede Art mit Standarddateneingaben (Freilufttemperaturen) oder Mikroklimadaten aus dem Park durch und erstellte Verbreitungskarten für drei Zeiträume: 2006-2010, 2030 und 2050.

Auch hier sagten die Freiluftmodelle für alle drei Arten einen viel größeren Lebensraumverlust bis Mitte des Jahrhunderts voraus als die Mikroklimamodelle. Und sie unterschätzten viele Gebiete, die die Mikroklimamodelle vorhersagten und die zu einem sehr geeigneten Lebensraum werden würden: insgesamt 3 Quadratkilometer (km2) für den Ocoee-Salamander, 9 km2 für den Zwergsalamander und satte 39 km2 für den Rotwangensalamander.

„Der Rotwangensalamander ist in den Smoky Mountains endemisch und kommt nur in einer kleinen Reihe hochgelegener Gebiete im Great-Smoky-Mountains-Nationalpark und einigen kleinen Gebieten in der Nähe vor“, sagt Stickley. „Ein relativ großes Gebiet mit potenziellem Gewinn in einem sehr geeigneten Lebensraum zu finden, könnte eine wichtige Information für Parkmanager und Naturschützer sein.“

Stickley ist optimistisch, dass fein aufgelöste, mikroklimabasierte Artenverteilungsmodelle mit zunehmender Datenverfügbarkeit und besseren Modellierungstechniken immer häufiger werden. In diesem Fall bieten sie einen Hoffnungsschimmer für die Salamander-Hauptstadt der Welt, aber selbst mikroklimabasierte Modelle sind nicht perfekt. Sie können Krankheiten, Raubtiere oder andere biotische Interaktionen, die die Fäden des Lebensnetzes durchtrennen, nicht erklären. Aber für Stickley sind sie eine würdige Übung, wenn ihr Ergebnis zu Erhaltungsbemühungen führt, um seine Lieblingsamphibien zu schützen.

„Salamander sind ein wirklich wesentlicher Bestandteil des Nahrungsnetzes des Waldes. Sie fressen all diese Insekten und zerkleinern und zersetzen dieses Zeug im Boden. Sie transportieren auch Nährstoffe durch den Wald, in den Bächen und bis nach oben die höchsten Erhebungen“, sagt er. „Die Menschen wissen nicht, wie viele Salamander sich in einem Wald unter ihren Füßen befinden und all diese wichtigen Ökosystemfunktionen erfüllen. Sie überwiegen zusammen die Biomasse aller anderen Wirbeltiere im GSMNP, daher ist es äußerst wichtig, die Rolle, die sie in diesem Ökosystem spielen, zu erhalten .“

Die Studie „Mikroklimatische Artenverteilungsmodelle schätzen niedrigere Niveaus des klimabedingten Lebensraumverlusts für Salamander“ ist in der veröffentlicht Zeitschrift für Naturschutz.