Tropische Insekten reagieren äußerst empfindlich auf Klimaveränderungen

Insekten, die an dauerhaft feuchte Umgebungen wie tropische Regenwälder angepasst sind, gedeihen nicht gut, wenn ihre Umgebung austrocknet. Neue Forschungsergebnisse, die an diesem Mittwoch veröffentlicht wurden, deuten darauf hin, dass sie starken Regenfällen möglicherweise ebenso abgeneigt sind.

Die Ergebnisse einer umfassenden fünfjährigen Studie, die in Peru durchgeführt wurde, zeigten einen Rückgang der Biomasse von Arthropoden um 50 % nach kurzen Dürreperioden und vermehrten Niederschlägen. Als eine von nur wenigen Studien dieser Größenordnung, die in den Tropen durchgeführt wurden, deuten die Ergebnisse darauf hin, dass terrestrische Arthropoden, eine Gruppe, zu der Insekten und Spinnen gehören, anfälliger für den Klimawandel sein werden als bisher angenommen.

„Die meiste Zeit, wenn wir an den Klimawandel denken, denken wir an die Erwärmung der Temperaturen, aber auch die Niederschlagsmuster werden sich ändern, worauf Insekten anscheinend besonders empfindlich reagieren“, sagte Felicity Newell, Postdoktorandin und ehemalige Doktorandin bei das Florida Museum of Natural History. „Wir sehen, dass extreme Regenfälle über sehr kurze Zeiträume negative Auswirkungen haben können.“

Die Insekten-Apokalypse nimmt neue Dimensionen an

Die Entdeckung einer Vorliebe der Goldlöckchen für genau die richtige Menge Wasser gibt ihr Debüt vor dem besorgniserregenden Hintergrund des Bevölkerungsrückgangs. In den letzten zwei Jahrzehnten haben Tausende von Studien den Rückgang und das Aussterben von Insekten auf allen Kontinenten außer der Antarktis dokumentiert, ein Muster, das manche als Insekten-Apokalypse bezeichnet haben.

Diese Ergebnisse zeichnen ein krasses, aber unvollständiges Bild. Die meisten dieser Studien wurden in dicht besiedelten gemäßigten Regionen durchgeführt, während die artenreichsten Ökosysteme des Planeten – die Tropen – erheblich weniger genau untersucht wurden.

Die Hälfte der gesamten Insektenvielfalt lebt in den Tropen, und daher wissen Wissenschaftler sehr viel über nur einen kleinen Bruchteil der gefährdeten Insektenarten. Dieses Ungleichgewicht setzt dem Verständnis, wie Insekten mit dem komplexen Problem des Klimawandels umgehen werden, enge Grenzen.

„Eine der größten Herausforderungen sind abiotische Faktoren wie Temperatur und Niederschlag, die mehrere Dinge beeinflussen. Sie können sowohl das Wachstum neuer Blätter als auch die Arthropoden beeinflussen, die sich von ihnen ernähren. In gemäßigten Systemen ist es schwierig, die beiden voneinander zu trennen, da sie häufig vorkommen sehr synchronisiert“, sagte Newell.

In gemäßigten Zonen verlaufen die Jahreszeiten im engen Gleichschritt. Das Leben regt sich und gedeiht im Frühling und Sommer, dann lässt es nach und ruht im Herbst und Winter. In Äquatornähe sind die jährlichen Veränderungen weniger ausgeprägt. Regen- und Trockenzeiten erzeugen rhythmische Schwankungen, aber die konstanten Temperaturen ermöglichen es den Pflanzen, ihre Blätter zu behalten und die tropischen Ökosysteme das ganze Jahr über aktiv zu bleiben.

Bei einer konstanten Versorgung mit Pflanzennahrung ist jede große Zunahme oder Abnahme der Insektenhäufigkeit eher das Ergebnis von Klimaveränderungen. Für Wissenschaftler wie Newell, die verstehen wollen, wie sich der Klimawandel auf Insektenpopulationen auswirkt, sind die Tropen der ideale Studienort.

Insekten nehmen bei Nässe aus unbekannten Gründen ab

Newell und Co-Autor Ian Ausprey verbrachten zwischen 2015 und 2019 zusammen zweieinhalb Jahre damit, Feldarbeiten entlang der Hänge der Anden im Norden Perus durchzuführen. Sie lebten und arbeiteten mit den Bewohnern der umliegenden Dörfer zusammen und sammelten mehrmals im Jahr Insekten an Orten, die sich über mehr als 4.500 Fuß Höhe erstreckten. Insgesamt sammelten sie mehr als 48.000 Insekten, die sie das ganze Jahr über mit Niederschlags- und Temperaturmessungen verglichen.

Sie erwarteten, dass der Insektenreichtum stark mit dem Pflanzenwachstum verknüpft sein würde. Während die meisten Bäume und Sträucher in den Tropen ihre Blätter nicht verlieren, fällt die Produktion junger, geschmeidiger Blätter, die von pflanzenfressenden Insekten bevorzugt werden, mit dem Beginn der Regenzeit zusammen. Aber das ist nicht, was sie gefunden haben. Der Glanz des hellgrünen Wachstums, wie durch Satellitendaten und durch visuelle Inspektion im Feld interpretiert, hatte nur eine geringe Wirkung auf die Insektenbiomasse.

Stattdessen war der Niederschlag der beste Einzelindikator dafür, wie viele Insekten Sie an einem bestimmten Ort erwarten könnten.

„Die Arthropodenbiomasse nahm nach drei Monaten trockenen Wetters ab, aber sie nahm auch nach drei Monaten außergewöhnlich nasser Bedingungen ab“, sagte Newell. „Die Biomasse erreichte ihren Höhepunkt bei mittleren Regenfällen und schuf ein dynamisches Gleichgewicht zwischen zu nass und zu trocken.“

Newell und Ausprey gingen noch einen Schritt weiter, indem sie versuchten, den genauen Mechanismus hinter den Rückgängen zu bestimmen. Sie führten Austrocknungsexperimente an im Feld gesammelten Insekten durch. Die meisten ihrer Exemplare fanden es schwierig, auch nur eine geringe Verringerung der Luftfeuchtigkeit zu verkraften. Dies galt insbesondere für kleine Insekten; ihr größeres Verhältnis von Oberfläche zu Volumen macht sie besonders anfällig für Austrocknung.

Die Forscher wissen jedoch nicht, warum überdurchschnittlich feuchte Bedingungen problematisch sind. Die Theorien reichen von den physischen Schäden, die kleine Insekten erleiden, wenn sie mit Regentropfen beworfen werden, bis hin zu verkürzten Nahrungssuchezeiten, die durch häufigere Stürme verursacht werden. Eine andere Idee geht davon aus, dass kühlere Temperaturen aufgrund längerer Bewölkung das Wachstum und die Entwicklung von Insekten behindern könnten.

„Eine Hypothese ist, dass es während der Regenzeit mehr Pilzsporen gibt, was zu einem größeren Auftreten von entomopathogenen Pilzen führen würde“, sagte Newell. Solche Pilzpathogene, die Insekten jagen, sind in tropischen Ökosystemen weit verbreitet. Eine Infektion führt oft zum Tod des Insektenwirts, aber erst nachdem sein Verhalten radikal geändert wurde, um eine optimale Verbreitung für die nächste Sporencharge zu gewährleisten, wie es bei der Zombie-Ameise der Fall ist.

Was auch immer der Grund sein mag, die Autoren machen sich Sorgen, was ihre Ergebnisse für Insekten und die Tiere bedeuten könnten, die in einer sich schnell erwärmenden Welt auf sie angewiesen sind. Durch die Kombination ihrer vor Ort gesammelten Informationen mit regionalen Niederschlagsdaten aus 50 Jahren entwickelten sie auch ein Vorhersagemodell, das helfen könnte, die „Black Box“ der Ökosystemfunktion und -reaktion zu entwirren. Ihr Modell legt nahe, dass Insekten zu den ersten Organismen gehören werden, die reagieren, wenn sich die Bedingungen weiter in Richtung eines gefährlich unausgeglichenen Klimas verschieben.

„Insekten sind unglaublich vielfältig und wichtig. Sie erfüllen die Aufgaben des Ökosystems der Bestäubung und Zersetzung und dienen vielen Vögeln und Säugetieren als Nahrungsquelle“, sagte Newell. „Unser Vorhersagemodell zeigt, dass Insekten auf extreme Regenfälle reagieren, aber wie sie langfristig auf Klimaveränderungen reagieren, bleibt abzuwarten.“