Wissenschaftler sehen einen seltsamen – und besorgniserregenden – Effekt des Klimawandels bei Fröschen

Die Rolle des vom Menschen verursachten Klimawandels beim Rückgang der Froscharten hat gerade eine seltsame Wendung genommen.



Wissenschaftler werden sich immer stärker bewusst, dass der Körper von Tieren durch den Klimawandel auf besondere Weise betroffen ist. Amphibien sind keine Ausnahme. EIN lernen erschienen am Montag im Journal Proceedings of the National Academy of Sciences untersucht den Zusammenhang zwischen steigenden globalen Temperaturen und Seneszenz (Sterblichkeit im Zusammenhang mit dem Altern) bei Fröschen und Kröten in Europa und Nordamerika.

Hugo Cayuela ist Postdoc an der Université Claude Bernard in Frankreich. Er sagt, dass die Forschung Veränderungen beim Altern der Frösche mit dem Klimawandel in Verbindung bringt.



Beschleunigtes Altern ist eine potenzielle Bedrohung für Amphibien, da es alte/große Individuen aus der Population entfernt, die stark zur Fortpflanzung beigetragen haben, erzählt Cayuela Invers.

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Mit anderen Worten: Amphibien altern in wärmeren Umgebungen schneller als je zuvor, es stört ihre Zahl und der Mensch ist schuld.

Wie sie es gemacht haben — Die Wissenschaftler haben den Einfluss von Temperatur und Niederschlag auf Seneszenz und Alterung bei vier in Nordamerika und Europa lebenden Kröten- und Froscharten gemessen.

Die Forscher sammelten Daten und überwachten einige der Amphibien über einen Zeitraum von fast 30 Jahren zwischen 1990 und 2019. Sie suchten nachts mit Stirnlampen nach Kröten und suchten tagsüber nach Fröschen, wobei sie verschiedene Standorte von Fröschen und Kröten untersuchten.



Anschließend berechneten die Forscher anhand von Klimadaten die durchschnittliche Jahrestemperatur und den jährlichen Niederschlag an jedem Standort.

Schließlich verwendeten die Forscher statistische Modelle, um den Zusammenhang zwischen Klima und Alterung bei Amphibien zu berechnen. Frösche sind ausgezeichnete biologische Modelle, um die Auswirkungen der Klimakrise auf das Altern von Tieren zu untersuchen, da ihre Stoffwechselprozesse bekanntermaßen anfällig für wärmere oder kühlere Temperaturen sind.

Wir haben demografische Daten in natürlichen Populationen von Fröschen und Kröten in Nordamerika gesammelt und mathematische Modelle verwendet, um zu zeigen, dass die Durchschnittstemperatur die Seneszenzmessungen beeinflusst, sagt Cayuela.



Ein Bild des Grasfrosches Temporaria-Frosch — eine der vier Amphibienarten, die in der neuen Forschung untersucht wurden. Mathieu Berroneau

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Was sie fanden – Die Wissenschaftler fanden drei wichtige Erkenntnisse aus ihrer Recherche:

  1. Es gab einen starken Zusammenhang zwischen erhöhter Jahrestemperatur und Alterung. Forscher fanden eine höhere Seneszenz – Alterung – bei Fröschen bei wärmeren Temperaturen.
  2. Diese erhöhten Alterungsraten korrelierten mit einer kürzeren Lebensdauer bei allen Amphibienarten bis auf eine. Diese Arten divergierten vor mehr als 100 Millionen Jahren, was darauf hindeutet, dass auch andere Amphibien, die nicht untersucht wurden, einem beschleunigten Altern ausgesetzt sein könnten.
  3. Weibliche Amphibien alterten bei niedrigeren Temperaturen schneller als männliche, während männliche Amphibien bei höheren Temperaturen stärker alterten. Der Geschlechtsunterschied kann mit der Fortpflanzung bei Frauen in Verbindung gebracht werden.

Basierend auf ihren Ergebnissen kamen die Forscher zu dem Schluss, dass klimatische Bedingungen ein Hauptgrund für das Altern bei Ektothermen sein könnten – Tiere wie Frösche, die Sonnenlicht und andere externe Quellen benötigen, um ihre Körpertemperatur aufrechtzuerhalten.

Obwohl Forscher zuvor eine Verbindung zwischen Seneszenz und Versuchstieren – wie der gewöhnlichen Fruchtfliege – festgestellt haben, ist dies das erste Mal, dass Wissenschaftler eine solche Verbindung in freier Wildbahn beobachten. Aber es sind keine guten Nachrichten für die Langlebigkeit des Frosches.

Während sich einige Amphibienarten anpassen können, sagt Cayuela, dass es anderen mit geringer genetischer Variation schwerer fallen wird, sich zu entwickeln, um eine klimawandelbedingte Alterung zu vermeiden.

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Warum es passiert – Amphibien in den untersuchten Gebieten sind normalerweise mit langen Jahreszeiten mit niedrigeren Temperaturen konfrontiert, die dazu führen, dass sie acht bis neun Monate auf das kalte Wetter warten – eine Zeit, die als Überwinterung bekannt ist.

Während dieser kalten Jahreszeit geraten die Körper der Amphibien in einen hypermetabolischen Zustand, der das Altern unterbricht. Aber wärmere Temperaturen können diesen Stoffwechselprozess stören und möglicherweise das Altern – und das Aussterben – dieser wichtigen Tiergruppe beschleunigen.

Warum es wichtig ist — In den letzten Jahren haben immer mehr Beweise gezeigt, wie die Klimakrise nicht nur das langfristige Überleben von Tierarten, sondern auch die Entwicklung ihrer tatsächlichen Körper bedroht.

Vögel im Amazonas entwickeln kleinere Körper und längere Flügelspannweiten, um mit trockeneren und heißeren Bedingungen fertig zu werden. Kaninchen verändern ihre Form und vergrößern ihre Ohren als Reaktion auf wärmere Temperaturen.

Jetzt können wir Amphibien zur Liste der Kreaturen hinzufügen, deren Körper durch die Klimakrise auf den Kopf gestellt werden. Die Ergebnisse der Studie kommen an einem kritischen Wendepunkt für Amphibien – einer, der ihr Überleben oder ihr Aussterben bestimmen könnte.

Amphibien sind die am stärksten bedrohte Wirbeltierklasse der Erde, mit dem Rote Liste gefährdeter Arten der IUCN 40 Prozent der vom Aussterben bedrohten Arten auflisten, sagt Cayuela.

Eine zunehmende Alterung infolge der Klimakrise kann sich nicht nur auf die Stoffwechselprozesse der Amphibien auswirken, sondern auch deren Lebensdauer verkürzen.

Die Verbesserung unseres Verständnisses des Einflusses klimatischer Bedingungen auf die Lebensdauer und versicherungsmathematische Seneszenzmuster ist entscheidend für die Vorhersage, wie sich der Klimawandel in den nächsten Jahrzehnten auf die Populationsdynamik von Ektothermen auswirken wird, schreiben die Forscher.

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Aber warum sollten wir uns um den Tod von Amphibien kümmern? Cayuela sagt, dies liegt daran, dass diese Tiere kritische Funktionen in Ökosystemen erfüllen, als Nahrungsquelle für einige Menschen dienen, Mückenpopulationen reduzieren und als Testpersonen in der medizinischen Forschung dienen.

Amphibien gehören auch zu uralten Wirbeltierlinien, die vor mehr als 250 Millionen Jahren entstandenes Land kolonisierten und als Beispiel für die uralte Biodiversität der Erde dienen, erklärt Cayuela.

Wissenschaftler finden, dass das Altern beim Grasfrosch Rana temporaria mit wärmeren Temperaturen zusammenhängt. Wird die Klimakrise Amphibien zum Aussterben bringen? Mathieu Berroneau

Was kommt als nächstes – Die globalen Temperaturen steigen auf Kurs um mindestens 2,4 Grad Celsius – selbst unter Berücksichtigung grüner Zusagen von führenden Politikern der Welt bei den jüngsten UN COP26-Gipfel — laut Climate Action Tracker.

Diese Vorhersage bedeutet wahrscheinlich nicht nur für Menschen, sondern auch für Amphibien eine schlechte Nachricht.

Eine durch den Klimawandel verursachte Temperaturerhöhung könnte daher den Rückgang der Amphibienpopulationen verstärken, die bereits mehreren anthropogenen Belastungen ausgesetzt sind – z. B. Verlust und Zerstörung von Lebensräumen, Landschaftszerschneidung, sagt Cayuela.

Abstrakt : Temperaturschwankungen beeinflussen bekanntermaßen die Sterblichkeitsmuster bei Ektothermen. Obwohl einige experimentelle Studien an Modellorganismen einen positiven Zusammenhang zwischen Temperatur und versicherungsmathematischer Seneszenz (dh der Zunahme des Sterberisikos mit dem Alter) berichtet haben, ist der Einfluss des Klimas auf die Seneszenzrate über das Verbreitungsgebiet einer Art noch immer unzureichend verstanden freilaufende Tiere. Wir füllten diese Wissenslücke, indem wir die Beziehungen zwischen Seneszenzrate, Erwachsenenlebensdauer und klimatischen Bedingungen anhand von langfristigen Fang- und Wiederfangdaten von mehreren Amphibienpopulationen untersuchten. Wir betrachteten zwei Paare verwandter Anura-Arten aus den Familien Ranidae (Rana luteiventris und Rana temporaria) und Bufonidae (Anaxyrus boreas und Bufo bufo), die mehr als 100 Mya divergierten und in Nordamerika und Europa weit verbreitet sind. Die Seneszenzraten waren bei allen Arten positiv mit der mittleren Jahrestemperatur verbunden. Darüber hinaus war die Lebensdauer bei allen Arten außer A. boreas negativ mit der mittleren Jahrestemperatur korreliert. Sowohl bei R. luteiventris als auch bei A. boreas hatten der mittlere jährliche Niederschlag und der menschliche Umweltfußabdruck vernachlässigbare Auswirkungen auf die Seneszenzraten oder die Lebensdauer. Insgesamt zeigen unsere Ergebnisse den entscheidenden Einfluss der thermischen Bedingungen auf die Sterblichkeitsmuster bei Anuranarten aus gemäßigten Regionen. Vor dem Hintergrund eines weiteren globalen Temperaturanstiegs, der von Szenarien des Weltklimarates vorhergesagt wird, wird in den kommenden Jahrzehnten eine weit verbreitete Beschleunigung der Alterung der Amphibien erwartet, die die Lebensfähigkeit der Populationen noch ernsthafter bedrohen und den globalen Rückgang verschärfen könnte.