Die Grenzen des Vorkommens von Insekten Larven

Extreme Umgebungen gibt es überall auf der Welt. Sie sind extrem wegen hoher oder niedriger Temperaturen, Wassermangel, saurer oder alkalischer Umgebung, UV-Strahlung oder einfach nur extrem in einem anderen Aspekt. Die meisten dieser Lebensräume sind von Pflanzen und Tieren bewohnt, die nur an diese spezifische Umgebung angepasst sind. Aber jedes spezifische Umfeld hat Grenzen, spezielle Grenzen, in denen sich die Umwelt so verändert, dass eine Art abnimmt und eine andere übernehmen. Sprechen wir über spezialisierte Tiere: Spezialisierung ermöglicht maximale Ausbeutung von Ressourcen bei geringem Wettbewerb, reduziert aber den Erfolg, wenn Ressourcen knapp werden. Folglich sind die Nischen für Spezialisten eng. Wir können die Grenzen einer Nische charakterisieren, indem wir die Tiere von ihrem maximalen Vorkommen mit jenen an der Grenzen ihres Auftretens vergleichen. Diese ökologischen Nischenbreiten geben uns Aufschluss über Artenanforderungen, Präferenzen oder Grenzen des Überlebens. Zuckmückenlarven (Chironomidae) umfassen eine fast endlose Liste von Arten, die jeweils einer spezifischen Umgebung zuzuordnen sind. Sie sie sind daher von großem ökologisches Interesse, da sie Indikatoren für den Klimawandel und die Bewertung der Wasserqualität sind. Nur wenige Arten erobern so extreme Lebensräume wie Hochgebirgsflüsse, wo sie häufig bis zum Gletschertor aufsteigen. Die Forschungsfrage rund um diese Studie ist von ökologischen Studien in Hochgebirgsregionen inspiriert. Welchen Unterschied erwarten wir zwischen Tieren aus den rauhesten Gegenden im Vergleich zu weniger extremen Orten? Sind sie größer oder kleiner, sind sie gut ernährt oder nicht, sind sie mehr oder weniger häufig? Tatsächlich kann jeder dieser Effekte abhängig von der Art und der Unterart beobachtet werden. Diese Befunde zeigen jedoch deutlich, dass metabolische Reaktionen auf die Umwelt beobachtet werden können, die möglicherweise auf limitierende Faktoren für das Überleben hinweisen. Wir vermuten, dass es Artunterschiede und intraspezifische Unterschiede in der Reaktion auf Härte gibt. In diesem Projekt werden alle Aspekte analysiert, die eine Anpassung oder das Überleben ermöglichen. Gibt es genetische Unterschiede? Welche Gene werden aktiviert? Welche Reaktionen des Organismus werden beobachtet? Insgesamt wird dieses Projekt die Grenzen des Vorkommens von Arten und die Mechanismen, die die Nischenanforderungen für jede Art definieren, beleuchten. Leben diese Larven am Rande ihres Vorkommens?

Die Gewässer im Hochgebirge sind sicherlich ein extremer Lebensraum. In diesem Lebensraum herrschen das ganze Jahr Temperaturen nahe dem Gefrierpunkt. Je nach Jahreszeit und Witterung gibt es sehr starke Stömungen mit hoher Sedimentfracht, aber auch geringe Wasserstände mit Austrocknungsgefahr. Insgesamt ist die Produktivität dieser Gewässer gering, so dass dort lebende Organismen mit einem geringen Nahrungsangebot rechnen müssen. Die dort lebenden Organismen müssen sich an diese Lebensbedingungen anpassen. Allerdings bietet dieser extreme Lebensraum aber auch einige Vorteile. Auch wenn die Ressourcen knapp sind, ist die Nahrungskonkurrenz geringer als in Tieflagen. Der grösste Vorteil dürfte aber der geringere Druck durch Räuber sein, da die meisten Räuber auf moderatere Bedingungen angewiesen sind. Die Larven von Zuckmücken (Chironomiden, nicht beissende Mücken) besiedeln fast jeden feuchten Lebensraum, darunter auch die Bäche im Hochgebirge bis hin zum Rand der Gletscher. Natürlich ist die Artenzahl relativ gering, aber dennoch bleibt die Frage: Wie schaffen diese Tiere das. Von den Chironomiden gilt besonders die Gattung Diamesa als Spezialisten fürs Gebirge. Auch von dieser Gattung steigen nur wenige Arten in die extremsten Standorte auf, wobei die Artunterschiede innerhalb der Gattung eine geringere Rolle spielen. Von den Zuckmücken gilt vor allem Diamesa steinböcki als Spezialist für extremste Standorte, sie erobern Bereiche bis hin zum Rand der Gletscher. Die Energiereserven, Glykogen und Lipid, im Körper der Tiere sind ein Maß für den Ernährungszustand der Tiere. Die Messungen in den Tieren ergab erstaunlich niedrige Konzentrationen von sowohl Glycogen als auch von Lipid. Die Populationen sind offensichtlich durch das Nahrungsangebot begrenzt. Die Larven von Zuckmücken gelten weithin als Grazer, sie weiden die oberflächlichen Algen von den Steinen ab. Sie fressen aber auch tierisches Material, bis hin zum Kanibalismus, sowie Fremdmaterial, das durch Wind und Wetter eingebracht wird. Auf Engpässe reagieren die Tiere vor allem mit einem reduzierten Stoffwechsel, der ihnen hilft, Zeiten der Nahrungsknappheit zu überleben. Daraus ergibt sich eine variable Entwicklungszeit: Die Entwicklung vom Ei zum flugfähigen erwachsenen Insekt ist nicht an einen Zeitplan gebunden. Vielmehr ist die Dauer der Entwicklung abhängig von den vorhandenen Ressourcen und kann wahrscheinlich von wenigen Monaten hin bis zu mehreren Jahren dauern. Wie werden sich diese Populationen bei einer zukünftigen Klimaerwärmung entwickeln? Zum Einen erweitert sich durch den Rückgang der Gletscher der mögliche Lebensraum nach oben. Zum Anderen verschieben sich auch die Grenzen für Räuber der Zuckmückenlarven nach oben. Das betrifft nich nur Fische, auch andere Insektenlarven wei die der Steinfliegen wandern mit. Damit verschiebt sich der gesamte Lebensraum. Wenn es nicht weiter nach oben geht, bleiben nur die Chitinreste der Larven in den Sedimenten als Zeugnis vergangener Populationen.