Tiere haben drei Hauptstrategien, um die eisigen Temperaturen des Winters zu überleben: Sie wandern, bleiben an Ort und Stelle und trotzen der Kälte, und sie senken ihre Körpertemperatur und ihre Stoffwechselrate in einem Zustand, der Torpor genannt wird.
Diese Strategien zum Überleben in der Kälte werden von Biologen oft isoliert untersucht und als sich gegenseitig ausschließende Alternativen behandelt: Eine Tierart wird zum Beispiel entweder als wandernd oder als überwinternd beschrieben (Torpor umfasst sowohl Ruhezustand als auch Winterschlaf).
Doch in Wirklichkeit kombinieren viele Tiere mehrere Strategien, um der Kälte zu trotzen, erklärt die Evolutionsbiologin Giorgia Auteri von der University of Michigan in der Zeitschrift Biology Letters.
Warmblütigkeit ist eine Kälteresistenzstrategie, die von Säugetieren und Vögeln angewandt wird, aber einige dieser Tiere nutzen auch eine Kombination aus Migration und Winterschlaf. So nutzen beispielsweise viele Fledermäuse in den hohen Breitengraden und Vögel wie Schwalben, Kolibris und Grasmücken sowohl die Migration als auch den Kälteschlaf, so Auteri.
Manchmal sind die Strategien unter den Mitgliedern einer Art aufgeteilt. Einige Blauhäher können nach Süden wandern, während die meisten in den Winterschlaf gehen, und einzelne Streifenhörnchen können von der Winterstarre zur Kälteresistenz übergehen, wenn es reichlich Nahrungsvorräte gibt. Die Gemeine Heidelibelle zeigt einen Kompromiss zwischen Migration und Kälteschlaf, wobei die nördlicheren Populationen ausschließlich wandern.
“Jede Strategie zum Überleben in der Kälte existiert nicht binär, sondern auf einem Spektrum”, sagt Auteri, der in dem Artikel in Biology Letters, der am 4. Mai online veröffentlicht wurde, einen integrierten konzeptionellen Rahmen für die Untersuchung von Strategien zum Überleben in der Kälte vorschlägt.
“Eine getrennte Behandlung dieser Strategien verpasst die Möglichkeit, umfassendere Muster und Mechanismen zu erkennen, und schließt die Möglichkeit von Entdeckungen aus, die Vergleiche zwischen verschiedenen Strategien erfordern”, so Auteri, die hauptsächlich Fledermäuse untersucht. Sie promovierte in diesem Frühjahr an der Abteilung für Ökologie und Evolutionsbiologie der U-M und wird im Herbst an der Fakultät der Missouri State University arbeiten.
Neben anderen Anwendungen hilft der vorgeschlagene konzeptionelle Rahmen bei der Klärung von Diskrepanzen in der Bergmannschen Regel, die sich auf den Trend zu größeren Tierkörpern in höheren Breitengraden bezieht. Dieser Trend erleichtert angeblich die Kälteresistenz aufgrund des geringeren Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen bei größeren Tieren.
Kleine Säugetiere und Zugvögel weichen jedoch von der Bergmannschen Regel ab. Eine Neubewertung dieser Abweichung im Rahmen eines integrierten Rahmens für Kälteüberlebensstrategien erkennt an, dass Arten saisonale Migration oder Torpor als Alternativen zur Kälteresistenz nutzen können.
“Dieser vorgeschlagene Rahmen, der Kälteüberlebensstrategien kollektiv betrachtet, löst das Rätsel, warum einige Taxa die Regel ‘brechen'”, so Auteri. “Kleine Säugetiere halten sich nicht so gut an die Regel, weil sie oft Torpor anstelle von Resistenz anwenden. Zugvögel halten sich weniger stark an die Regel, weil sie, wie kleine Säugetiere, eine Alternative nutzen – die Migration”.
Gefrierende Temperaturen sind für das Leben, das auf Wasser basiert, eine Herausforderung. Bei den Überlebensstrategien von Tieren in der Kälte geht es im Wesentlichen darum, Energiedefizite zu überleben, die durch die geringere Sonnenenergie im Winter, die eisigen Temperaturen und die daraus resultierende geringere Produktivität – einschließlich der Verfügbarkeit von Nahrung – entstehen.
Wie die Arten mit diesen Bedingungen zurechtkommen, prägt die ökologischen und evolutionären Prozesse grundlegend. Bisher gab es jedoch keinen umfassenden konzeptionellen Rahmen für Kälteüberlebensstrategien, so Auteri.
In ihrem Artikel in Biology Letters schlägt Auteri einen Rahmen mit vier Komponenten vor, um Kälteüberlebensstrategien zu konzeptualisieren und zu quantifizieren. Sie argumentiert, dass Kälteresistenz, Torpor und saisonale Migration gemeinsam betrachtet werden sollten, dass Arten mehrere Strategien nutzen können und dies auch häufig tun, dass jede der drei Strategien auf einem Spektrum existiert, das eine teilweise Nutzung erlaubt, und dass Arten eine proportionale Nutzung aufweisen können, bei der die Nutzung einer Strategie andere Strategien entsprechend verringert.
Laut Auteri lässt sich der neue integrierte konzeptionelle Rahmen auch auf die Untersuchung der Reaktionen von Tieren auf den anthropogenen Klimawandel anwenden.
So werden beispielsweise zu erwartende Verschiebungen des Verbreitungsgebiets von Arten oft danach beurteilt, ob ein Tier den Winterschlaf, die Resistenz oder den Kälteschlaf als Überlebensstrategie nutzt. Der vorgeschlagene Rahmen ermutigt Biologen, diese Strategien gemeinsam zu untersuchen, wenn sie die Empfindlichkeit einer Art gegenüber dem Klimawandel beurteilen.
Darüber hinaus kann der neue konzeptionelle Rahmen zur Beantwortung von Fragen genutzt werden, die die Kapazitäten zur Besiedlung hoher Breitengrade, adaptive Kompromisse, Krankheitsdynamik, Nischenaufteilung, Bioenergetik und die Auswirkungen von Veränderungen im saisonalen Regime auf ökologische Netzwerke betreffen, so Auteri.
Während eines Teils der Zeit, die Auteri mit der Arbeit an diesem Rahmenwerk verbrachte, wurde sie durch das Helen Olsen Brower Memorial Fellowship unterstützt, das vom U-M Department of Ecology and Evolutionary Biology vergeben wurde.
Datum: Mai 4, 2022
Quelle: Universität von Michigan
Journal Reference:
- Giorgia G. Auteri. A conceptual framework to integrate cold-survival strategies: torpor, resistance and seasonal migration. Biology Letters, 2022; 18 (5) DOI: 10.1098/rsbl.2022.0050