Untersuchung der Auswirkung der Temperatur auf die Fortpflanzungsstrategien von Tieren

Die Temperatur beeinflusst fast jeden Teil des täglichen Lebens eines Tieres. Biologen haben aus gutem Grund viel Zeit damit verbracht, zu verstehen, wie Tiere in den Klimazonen, in denen sie leben, überleben können. Sie haben viel über die Strategien gelernt, mit denen Tiere sich vor Überhitzung oder Erfrierung bewahren.

Aber wie wirkt sich die Temperatur über das Überleben hinaus auf die Vögel und Bienen und alle anderen Tiere aus? Schreiben ins Tagebuch Ökologische BriefeMichael Moore, Postdoktorand der Living Earth Collaborative an der Washington University in St. Louis, und seine Mitarbeiter Noah Leith und Kasey Fowler-Finn an der Saint Louis University (SLU) untersuchten den Stand der Forschung zu diesen Wechselwirkungen und schlagen neue Wege vor wie man sie studiert.

Ihr neues Papier betrachtet die unzähligen Möglichkeiten, wie sich die Thermobiologie an die von der sexuellen Selektion bevorzugten Merkmale anpasst, darunter Dinge wie Balz, dekorative Färbung und vergrößerte Waffen wie Hörner oder Krallen.

„Jetzt, wo wir eine große Anzahl von Merkmalen untersucht haben, die Tiere entwickelt haben, um die Temperaturen zu überleben, denen sie ausgesetzt sind, beginnen wir zu erkennen, dass diese Merkmale auch Auswirkungen darauf haben, wo und wie sich Tiere fortpflanzen“, sagte Moore, a Biologe in Kunst und Wissenschaft. „Aber als wir darüber nachdachten, wie die thermischen Eigenschaften eines Tieres beeinflussen, wie es versucht, Partner anzuziehen, konnten wir auch das Gefühl nicht loswerden, dass dies eine sehr auf das Überleben ausgerichtete Sichtweise der Anpassung war.“

„Es wird angenommen, dass die Art und Weise, wie sich Tiere in ihrem Klima vermehren, vollständig davon abhängt, wie sie sich entwickelt haben, um in diesem Klima zu überleben“, sagte er. „Wir wissen jedoch aus jahrzehntelanger verhaltensökologischer Forschung, dass Tiere sich oft dem Risiko aussetzen, gefressen oder parasitiert zu werden, wenn dies bedeutet, dass sie potenziell einen Partner anziehen könnten. Wir waren dann neugierig, warum die Gefahr einer Überhitzung anders sein sollte.“

Es stellt sich heraus, dass dies nicht der Fall ist: Tiere setzen oft ihr Leben für die Fortpflanzung aufs Spiel, auch wenn dies auf Kosten der falschen Temperatur geht. Da sich diese riskante Strategie manchmal auszahlen und langfristig zu einer größeren Nachkommenschaft führen kann, fanden die Forscher weit verbreitete Beweise dafür, dass Tiere auch Mechanismen entwickelt haben, die es ihnen ermöglichen, die gefährlichen Temperaturen zu ertragen, denen sie nur während der Paarung ausgesetzt sind.

Und die Einsätze waren noch nie höher.

„Biologen und Naturschützer müssen dringend verstehen, ob und wie sich Organismen an den Klimawandel anpassen“, sagte Leith, Ph.D. Kandidat an der SLU und Erstautor der neuen Studie.

„Überleben und Fortpflanzung sind beide offensichtlich wichtig, damit Populationen in sich ändernden Klimazonen bestehen können, aber die Anpassungen, die jede Komponente der Fitness verbessern, sind oft enger miteinander verbunden, als wir glauben“, sagte er. „Die Untersuchung der korrelierten Entwicklung von sexuellen und thermischen Merkmalen könnte unsere Vorhersagen darüber verändern, welche Bevölkerungsgruppen am anfälligsten für den Klimawandel sind.“

Zukünftige Forschungen in diesem Bereich könnten auch die Wege aufzeigen, die Organismen einschlagen könnten, wenn sie sich an eine sich erwärmende Welt anpassen, sagten die Wissenschaftler.

Wenn sich in einigen Populationen erhöhte Hitzetoleranzen entwickelt haben, um die Wärme aufzunehmen oder zu speichern, die von einem Merkmal, das für die Paarung verwendet wird, aufgenommen wird, können diese Populationen Vorteile haben, die ihnen einen Vorsprung bei der Anpassung an wärmende Temperaturen verschaffen.

„In einigen Fällen sind sexuelle Merkmale sogar direkt vorteilhaft für die Wärmeableitung, wie Antilopenhörner und Fiedlerkrabbenscheren“, sagte Leith. „Die sexuelle Selektion an Hörnern oder Krallen kann daher mit der natürlichen Selektion zusammenarbeiten und die Anpassung an wärmere Temperaturen beschleunigen. Abgesehen von der Steigerung des Fortpflanzungserfolgs in veränderten Klimazonen gibt es eine Vielzahl unerforschter Möglichkeiten, wie die sexuelle Selektion die Nicht-Paarungsleistung eines Organismus währenddessen direkt verbessern kann Klimawandel.“

Fowler-Finn von der SLU, außerordentlicher Professor für Biologie, stimmt zu. Unter den vielen Fragen und Ansätzen zum Testen des Zusammenspiels zwischen thermischer Ökologie und sexueller Selektion, die diese Forschung aufwirft, hält sie den Maßstab für besonders wichtig.

„Wie sich thermische Mikrolebensräume zwischen Organismen unterschiedlicher Größe unterscheiden, ist eine äußerst wichtige Frage, von der ich hoffe, dass sich mehr Leute damit befassen“, sagte sie. „Wir erstellen häufig Vorhersagen für die Auswirkungen der globalen Erwärmung auf der Grundlage von Lufttemperaturen, die sich erheblich von den Oberflächentemperaturen des Bodens und der Vegetation unterscheiden. Wir werden die Auswirkungen der globalen Erwärmung nicht wirklich verstehen können, ohne den Maßstab zu berücksichtigen.“

Die Folgen der globalen Erwärmung für die sexuelle Kommunikation und andere Fortpflanzungsprozesse werden weitgehend zu wenig untersucht, sagte Fowler-Finn. Jüngste Forschungen aus ihrem eigenen Labor haben gezeigt, dass männliche Baumzikade-Insekten bei höheren Temperaturen mit höheren Frequenzen singen und weibliche Vorlieben diese Änderungen verfolgen. Dieses Phänomen (als Temperaturkopplung bezeichnet) erleichtert die Koordination der Paarung über Temperaturen hinweg.

Mit Blick auf die Zukunft sagte Moore, er sei sehr aufgeregt darüber, was er darüber gelernt habe, wie Tiere eine Vielzahl von Strategien entwickelt haben, die es ihnen ermöglichen, sich bei der scheinbar falschen Temperatur zu paaren.

„Das wirklich Neue an unserer Arbeit“, sagte er, „ist, dass wir zeigen, dass die Fortpflanzung manchmal tatsächlich der Hauptgrund für viele der Anpassungen ist, die Tiere an ihr lokales Klima haben.“