Die gängige Meinung unter Ökologen besagt, dass eine Art umso weniger anfällig für eine Bedrohung wie einen Parasiten ist, je mehr Arten in einem Ökosystem leben.
Eine neue Studie über Kaulquappen an der University of Wisconsin-Madison zeigt, wie sich überschneidende biologische und Umweltfaktoren unseren Wert auf den Schutz verschiedener Tiergemeinschaften erschweren können. Die Forscher fanden heraus, dass Umweltschadstoffe wie Streusalz Einfluss darauf haben, ob eine erhöhte Artenvielfalt Krankheitsausbrüche bei Wildtieren fördert oder verhindert, was die Art und Weise, wie wir den Schutz verschiedener Tiergemeinschaften wertschätzen, erschweren kann.
„Auf dem Gebiet der Krankheitsökologie gibt es die Idee, dass Gemeinschaften mit mehr zusammenlebenden Arten, Gemeinschaften mit höherer Artenvielfalt, weniger anfällig für Krankheiten sind als Gemeinschaften mit weniger Artenvielfalt“, sagt Jessica Hua, Professorin für Wald- und Wildtierökologie an der University of Wisconsin-Madison.
Ökologen glauben, dass in einem Ökosystem mit biologischer Vielfalt die Anfälligkeit für Krankheiten auf viele Arten verteilt ist. Eine Art könnte als Lockvogel fungieren und die Aufmerksamkeit und Energie der Parasiten von anfälligeren Nachbarn ablenken und die gefährdeten schützen, indem sie das Wachstum, die Fortpflanzung und die Ausbreitung von Parasiten verringert.
„Die Idee, dass Biodiversität Krankheitsausbrüche dämpfen kann, ist eine spannende Idee, weil sie einen klaren Nutzen und einen guten Grund für den Schutz der Biodiversität bietet“, sagt Hua. „Unsere Forschung legt nahe, dass es von den Umweltbedingungen abhängt, ob die biologische Vielfalt Gemeinschaften vor Krankheiten schützt. Wir können die Rolle der biologischen Vielfalt bei Krankheiten nicht verstehen, ohne zu berücksichtigen, wie Umweltfaktoren wie Schadstoffe die Anfälligkeit des Wirts verändern.“
Studien zum Einfluss der biologischen Vielfalt auf Krankheiten haben zu gemischten Ergebnissen geführt. Manchmal kommt es in Gemeinschaften mit höherer Artenvielfalt auch zu einem geringeren Krankheitsniveau, was als Verdünnungseffekt bezeichnet wird. In anderen Fällen treten in Gemeinschaften mit höherer Artenvielfalt häufiger Krankheiten auf, was als Verstärkungseffekt bezeichnet wird. Und manchmal gibt es überhaupt keine Wirkung. Im Bereich der Krankheitsökologie haben die unterschiedlichen Ergebnisse zu intensiven Debatten über den Zusammenhang zwischen Biodiversität und Krankheiten geführt.
Hua untersucht die Art und Weise, wie Schadstoffe – seien es Pestizide, andere chemische Schadstoffe oder sogar Licht und Lärm – natürliche Ökosysteme stören können. Sie glaubte, dass Umweltverschmutzung ein wichtiger Faktor sein könnte, der dazu beiträgt, dass die biologische Vielfalt die Anfälligkeit von Wildtieren für Krankheiten verringert oder verstärkt.
„Wir wissen, dass es in vielen Umgebungen Schadstoffe gibt und dass verschmutzte Umgebungen die Muster der Krankheitsanfälligkeit verändern“, sagt Hua. „Wir glauben, dass ein Grund dafür, warum dieser Zusammenhang zwischen Artenvielfalt und Krankheit so zweideutig ist, in den Schadstoffen im Wasser liegt.“
Hua und Nicholas Buss, eine ehemalige Doktorandin in Huas Labor während ihrer Zeit an der Binghamton University, veröffentlichten eine Studie im Zeitschrift für Tierökologie zeigt, wie die Verschmutzung durch Streusalz die Gesamtanfälligkeit für Parasiten in einer Amphibiengemeinschaft verringert – allerdings nur, weil das Salz die Wahrscheinlichkeit einer Infektion bei zwei von drei Amphibienarten erhöht.
Hua und Buss untersuchten drei Amphibien, die sich überlappende Verbreitungsgebiete teilen, darunter Teiche in Pennsylvania und New York, wo die Forscher Eier sammelten. Sie züchteten frisch geschlüpfte Waldfrösche (Rana sylvatica), Frühlingsspanner (Pseudacris crucifer) und Amerikanische Kröten (Anaxyrus americanus) getrennt und teilten die Kaulquappen jeder Art in Gruppen auf, die entweder in unverschmutztem Wasser oder in Wasser mit Salzzusatz lebten.
Dann brachten sie die Kaulquappen mit Trematoden, winzigen Parasiten, die oft als Egel bezeichnet werden, ins Wasser, die jede Kaulquappenart in freier Wildbahn infizieren und ihr Wachstum und ihre Entwicklung stören.
„Ohne Salz war die Anfälligkeit jeder Art dieser Kaulquappen gegenüber Parasiten im Wesentlichen gleich“, sagt Buss. „In der Gegenwart von Salz wurden die Waldfrösche und die Peeper anfälliger für Trematoden, während Kröten davon nicht betroffen waren. Dies deutet darauf hin, dass Kröten möglicherweise als Lockvogel wirken – allerdings nur in Umgebungen mit Salz.“
Anschließend erzeugten die Forscher im Labor künstliche Gemeinschaften, die sich in ihrer Artenvielfalt von denen der Amphibien unterschieden. In einigen Gemeinschaften gab es nur eine Art, in anderen zwei Arten und in anderen alle drei Arten. Sie züchteten die Amphibien entweder in schadstofffreiem oder salzbelastetem Wasser und fügten dann Trematoden hinzu.
Die Forscher fanden heraus, dass die negativen Auswirkungen von Salz auf einzelne Arten gedämpft wurden, wenn Peeper und Waldfrösche in Gemeinden mit höherer Artenvielfalt platziert wurden.
„Im Wasser ohne Salz waren Gemeinden mit höherer Artenvielfalt ähnlich anfällig für Trematoden wie Gemeinden mit geringerer Artenvielfalt“, sagt Buss. „Bei der Aufzucht in Salzwasser wurden jedoch die Gesamtinfektionen der Waldfrösche und Waldfrösche, die in Gemeinschaften mit höherer Artenvielfalt leben, fast halbiert – auch wenn allein lebende Waldfrösche und Waldfrösche durch Salz anfälliger für Trematoden werden.“
Die Krötenkaulquappen dienten als Lockvogel und lockten die Parasiten von den anfälligeren Guckvögeln und Waldfröschen ab, die sich ihr heimisches Wasser teilten. Hua plant, die Wechselwirkungen mit neuen Arten und Schadstoffen zu untersuchen, da diese die zukünftige Forschung zu Biodiversität und Ökosystemmanagement belasten dürften.
„Diese Arbeit unterstreicht die Notwendigkeit, alle interagierenden Aspekte eines Ökosystems – Umwelt, Artenvielfalt, Krankheiten usw. – zu verstehen, wenn man Entscheidungen über die Verwaltung dieses Systems trifft“, sagt Andrea Porras-Alfaro, Programmdirektorin für Biodiversitäts- und Ökologieforschung bei NSF. „Forschung wie diese kann auf Naturschutz- und Landbewirtschaftungsrichtlinien angewendet werden und so zum Schutz wertvoller Ressourcen und Umwelt beitragen.“
Mehr Informationen:
Nicholas Bus et al.: Die Exposition des Wirts gegenüber einem gemeinsamen Schadstoff kann die Beziehungen zwischen Diversität und Krankheit beeinflussen. Zeitschrift für Tierökologie (2023). DOI: 10.1111/1365-2656.13988. besjournals.onlinelibrary.wile … 1111/1365-2656.13988