Neue Studie von 53 afrikanischen Arten

Während des Sommers 2022 auf der Nordhalbkugel kommt es zu einer weiteren Runde extremer Hitzewellen geröstet Eurasien, Nordamerika und Nordafrika – eine deutliche Erinnerung daran, dass diese Bedingungen zur neuen Normalität werden.

Diese Ereignisse können verheerende Auswirkungen auf die Tierwelt haben. Zum Beispiel sind in den letzten Jahren Berichte über großflächiges Vogelsterben regelmäßig geworden, wie wir in gesehen haben Patagonien, Argentinien und Spanien.

Diese Ereignisse unterstreichen die Notwendigkeit, die Fähigkeit von Vögeln (und anderen Tieren) zu verstehen, extreme Hitze zu tolerieren. Diese Informationen werden für die Vorhersage, wo und wann zukünftige Todesfälle eintreten könnten, von entscheidender Bedeutung sein. Es kann uns auch sagen, welche Arten am stärksten betroffen sein werden.

Interessanterweise führten wir bei a lernen Um zu messen, wie viel Hitze 53 Vogelarten im südlichen Afrika aushalten können, stellten wir fest, dass die Art und Weise, wie sie mit Hitze umgehen, sehr unterschiedlich ist.

Am wichtigsten war, wie hoch die Körpertemperatur eines Vogels werden konnte – was wir „maximal erträgliche Körpertemperatur“ nennen – unterschied sich auf unerwartete Weise zwischen Vogelarten aus verschiedenen Klimaregionen. Dies deutet darauf hin, dass Vögel aus verschiedenen Klimazonen mit extremer Hitze unterschiedlich umgehen.

Dies ist eine wichtige Erkenntnis. Vorherige Forschung angenommen, dass die Reaktion der Körpertemperatur auf extreme Lufttemperaturen bei Vögeln zwischen den Arten ähnlich war. Vorhersagen darüber, wie anfällig Vögel für den Klimawandel sind, wurden unter Berücksichtigung dieser Denkweise modelliert.

Unsere Studie zeigt, dass die Realität komplexer ist. Vögel haben sich möglicherweise je nach ihrem Wohnort entwickelt, um unterschiedliche Merkmale wie Körpertemperatur und ihre Fähigkeit, mit Hitze umzugehen, aufzuweisen.

Die Annahme, dass Vögel alle auf die gleiche Weise mit Wärme umgehen, könnte zu Vorhersagen führen, die nicht widerspiegeln, wie anfällig sie wirklich für die globale Erwärmung sind. Um die Genauigkeit solcher Vorhersagen zu verbessern, müssen die Körpertemperaturgrenzen bestimmter Arten berücksichtigt werden.

Regulierung der Körpertemperatur in der Hitze

Unsere Studie, erschienen in Proceedings of the National Academy of Sciencesuntersuchte 53 Vogelarten aus heißen trockenen, kühlen Berg- oder feuchtwarmen Küstenregionen des südlichen Afrikas.

Wir stellten die Hypothese auf, dass Vögel aus verschiedenen Klimazonen unterschiedliche Körpertemperaturreaktionen auf extreme Lufttemperaturen haben. Wir haben diese Hypothese getestet, indem wir die Körpertemperatur, die Stoffwechselrate und den Wasserverlust durch Verdunstung der Vögel bei steigenden Lufttemperaturen gemessen haben. (Wasserverlust tritt hauptsächlich auf, wenn ein Vogel keucht und sich abkühlen lässt.)

Uns interessierte besonders die maximale Körpertemperatur der Vögel. Wir haben dies gemessen, kurz bevor Vögel Symptome wie Koordinationsverlust und unkontrollierten Anstieg der Körpertemperatur zeigten. Beide Symptome sind mit dem Beginn einer schweren Hyperthermie oder Überhitzung verbunden.

Wir fanden heraus, dass Wüstenvögel Lufttemperaturen von über 50°C ohne einen dramatischen Anstieg ihrer Körpertemperatur problemlos vertragen. Sie hielten die Körpertemperatur unter ungefähr 44,5°C.

Im Gegensatz dazu tolerierten Vögel aus wärmeren, feuchten Regionen Lufttemperaturen in den oberen 40er Jahren, bevor sie Anzeichen einer schweren Hyperthermie zeigten. Ihre Körpertemperatur stieg im Durchschnitt um fast sechs Grad über die normalen Werte von 38–41 °C.

Im Allgemeinen deuten große Schwankungen der Körpertemperatur eines Vogels während extremer Hitzeeinwirkung darauf hin, dass der Vogel nicht in der Lage ist, die optimale Körpertemperatur aufrechtzuerhalten (oder thermoregulieren).

Eine Art, die Rotschnabel-Quelea, die in weiten Teilen Afrikas südlich der Sahara vorkommt, könnte jedoch einen Anstieg der Körpertemperatur auf erstaunliche 48 °C ohne negative Auswirkungen verkraften. Bei Vögeln galt dies bisher als physiologisch unmöglich.

Entwicklung der Hitzetoleranz

Warum haben Vögel eine Toleranz gegenüber solch hohen Körpertemperaturen entwickelt?

Die Antwort ist unserer Meinung nach, dass Vögel aus feuchteren Gebieten sich angepasst haben, um bei heißem Wetter weniger auf Verdunstungskühlung angewiesen zu sein.

Verdunstungskühlung ist, wenn ein Vogel Wärme verliert, indem er durch sein Maul oder über andere Wege keucht. Nur so kann ein Vogel Wärme abgeben, wenn die Temperatur seiner unmittelbaren Umgebung höher ist als seine Körpertemperatur. Die Fähigkeit, eine hohe Körpertemperatur zu tolerieren, ermöglicht es einem Vogel, in einem feuchten Bereich zu überleben, wo er nicht viel Wärme durch Hecheln verlieren kann.

Im Wesentlichen überleben Vögel, die sich in feuchten Klimazonen entwickelt haben, extrem heißes Wetter, indem sie Hyperthermie tolerieren. Im Gegensatz dazu verwenden Wüstenvögel eine hocheffiziente Verdunstungskühlung, um eine Hyperthermie zu vermeiden.

Dies deutet darauf hin, dass die Exposition gegenüber unterschiedlichen klimatischen Bedingungen die Entwicklung von Unterschieden in der Körpertemperatur und Wärmetoleranz zwischen Vögeln aus verschiedenen Klimazonen vorangetrieben hat.

Vögel vor Hitze schützen

Die Ergebnisse unserer Studie sind äußerst relevant, um die Risiken zu verstehen, die extreme Hitzewellen für Vögel und andere Wildtiere darstellen. Zum Beispiel bestätigen unsere Ergebnisse frühere Vermutungen, dass Singvögel, die sich ausmachen mehr als die Hälfte aller Vogelarten auf der Erde sind besonders anfällig für Hitzewellen.

Die Entwicklung von Strategien zur Milderung der Auswirkungen dieser Ereignisse auf Vögel und andere Wildtiere ist von entscheidender Bedeutung, da extreme Hitzeereignisse im südlichen Afrika immer regelmäßiger und verbreiteter werden. Sie stellen ein zunehmendes Risiko für die bemerkenswerte Biodiversität der Region dar.

Diese Risiken wurden am 8. November 2020 im Norden von KwaZulu-Natal, Südafrika, dramatisch veranschaulicht, als die Lufttemperaturen im Pongola-Gebiet bis zum Nachmittag auf 45 °C stiegen. Dies führte zu einer großen Anzahl von Vögeln erliegen. Ungefähr 90 % der Vogelkadaver, die von Rangern im nahe gelegenen Naturschutzgebiet Phongolo nach der Hitze gefunden wurden, waren die von Singvögeln.

Managementeingriffe in Schutzgebieten können die Wahrscheinlichkeit zukünftiger Sterblichkeitsereignisse verringern. Die Pflege schattiger Vegetation bietet beispielsweise kühle Orte, an denen Vögel der größten Hitze entfliehen können. Freistehende Wasserquellen erhöhen auch die Wahrscheinlichkeit, dass Vögel in der Lage sind, die Körpertemperatur unterhalb der tödlichen Grenzen zu halten.

Letztendlich ist jedoch die rasche Dekarbonisierung der Volkswirtschaften und ein weltweiter Übergang zu erneuerbaren Energiequellen der einzige Weg, um den großflächigen Verlust der Vogelartenvielfalt – aufgrund der raschen globalen Erwärmung – zu verhindern.

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