Veränderungen von Energiebilanzen und Verbreitungsgrenzen entlang von Klimagradienten und im Klimawandel
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die durchgeführte Studie leistete durch die Kombination von etablierten ökologischen und stoffwechselphysiologischen Methoden einen wichtigen Beitrag, mechanistische Ansätze in die Diskussion um die Auswirkungen des Klimawandels auf die Verbreitung und das Überleben von kleinen, endothermen Tierarten einzubeziehen, und somit entsprechende Prognosen robuster zu gestalten. Der Vergleich an freilebenden Haselmäusen ("Muscardinus avellanarius") in einem großflächigen Klimagradienten, sowie parallel dazu in der Voliere unter natürlich schwankenden klimatischen Bedingungen, ermöglichte es die verschiedenen ökologischen und physiologischen Parameter in Relation zu den verschiedenen Klimafaktoren zu setzen. Aus den Ergebnissen werden Vorhersagen abgeleitet, wie sich der Klimawandel auf die Physiologie und Ökologie der klimasensiblen Art M. avellanarius, als Beispiel für eine kleine, einheimische Säugerart, und deren Verbreitung auswirken wird. Mit Hilfe von mechanistischen, merkmal-basierten Modellen werden die Verschiebungen der Verbreitungsgrenzen im Klimawandel vor mechanistischem Hintergrund prognostiziert. Die Modellierung der zukünftigen Verbreitungs-grenzen von Haselmäusen soll eine Grundlage liefern, um Anpassungsstrategien des Naturschutzes erarbeiten zu können. Über die Strategien kleiner Säugetiere, Energieausgaben während des Sommers zu minimieren, ist wenig bekannt. Um zu verstehen, inwieweit klimatische Bedingungen den normothermen Energiebedarf eines kleinen Winterschläfers beeinflussen, haben wir im Feld die Stoffwechselrate von Haselmäusen (M. avellanarius) gemessen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Haselmäuse im Verlauf des Sommers ihren normothermen Energieverbrauch steigern, jedoch nicht wie erwartet als direkte Antwort auf Umweltparameter. Die normotherme Ruhestoffwechselrate war am geringsten direkt nach dem Erscheinen der Tiere aus dem Winterschlaf und verdoppelte sich fast bis Ende August (Anstieg um 95%). Ein beträchtlicher Teil dieses Anstiegs wurde vermutlich durch den veränderten Einfluss des Geschlechts und des Niederschlages auf die Energiebudgets, die Variation der Nahrungsqualität und -quantität und durch die reversiblen Größenänderungen von Organen, die während des Winterschlafs zurückgebildet worden waren, bedingt. Wir konnten zeigen, dass Torpor häufiger genutzt wurde als vormals durch Studien nahegelegt wurde, die lediglich visuelle Kontrollen des Torpor-Gebrauchs durch Nistkasten-Kontrollen nutzten. Um zu verstehen, ob Umweltbedingungen tatsächlich die thermoregulatorischen Muster (Häufigkeit der Aufwachereignisse - "Arousals") und die Energiebudgets während des Winterschlafs beeinflussen, haben wir die Hauttemperatur und die Stoffwechselrate von M. avellanarius unter natürlichen Bedingungen während drei Winter unterschiedlicher Strenge gemessen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Umweltbedingungen tatsächlich signifikant Winterschlafparameter von M. avellanarius in verschiedener Hinsicht verändern. M. avellanarius glichen variierende Außentemperaturen nicht aus, sondern die Körpertemperatur folgte der Außentemperatur während eines Großteils des Winterschlafs (mit Hauttemperaturen bis -2.9°C). Neben den arktischen Zieseln ("Spermophilus parryii") ist das die niedrigste bisher gemessene Temperatur von einem Säugetier während des Winterschlafes. Arousals traten häufiger bei wärmeren Temperaturen auf, was substanzielle zusätzliche Energieausgaben verursachte. Hieraus ergibt sich, dass kleine Säugetiere, wie M. avellanarius, eher ihre Körperfettreserven vor Beendigung des Winterschlafs aufgrund von generell erhöhten Körpertemperaturen (und somit erhöhten Energieausgaben) aufgebrauchen, wenn die Außentemperaturen während des Winterschlafs ansteigen und die Häufigkeit der Arousals zunimmt. Aus unseren Ergebnissen geht hervor, dass die Energiebudgets von Haselmäusen durch veränderte Klimaveränderungen direkt beeinflusst werden und kaum über physiologische Plastizität gepuffert werden können.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2012). Impact of climatic variation on the hibernation physiology of Muscardinus avellanarius. In: Ruf T, Bieber C, Arnold W, Millesi E (eds). Living in a seasonal world: thermoregulatory and metabolic adaptations. Springer, Berlin Heidelberg, pp 85-97
Pretzlaff, I., Dausmann, K. H.
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(2013). Energy expenditure increases during the active season in the small, free-living hibernator Muscardinus avellanarius. Mammalian Biology 97: 208-214
Pretzlaff, I., Rau, D., Dausmann, K.H.
