Die Auswirkungen des Klimawandels auf die Energetik von primitiv eusozialen Wespen

Es wird vermutet, daß der Klimawandel große Auswirkungen auf die Ökosysteme und das Überleben der Tiere hat. Vorherzusagen wie Arten auf den Klimawandel reagieren ist ein Anliegen vieler Wissenschaftler. Die Temperatur ist wahrscheinlich der wichtigste Umweltparameter, der physiologische Abläufe bei ektothermen Tieren beeinflußt. Diese sind besonders empfindlich für Temperaturänderungen, weil ihre Körpertemperatur und damit auch ihre physiologischen Leistungen von den Umweltbedingungen abhängen. Feldwespen sind Insekten, die in ihrem Lebenszyklus oft ektotherm (Körpertemperatur annähernd Umgebungstemperatur) oder nur schwach endotherm (Körpertemperatur leicht erhöht) sind. Der Stoffwechsel von ektothermen Insekten ist von der Temperatur abhängig, wärmere Temperaturen beeinflussen ihn überproportional stärker. Deshalb ist der Stoffwechsel ein entscheidender Faktor für das Überleben in einer sich ändernden Umwelt. Die Gattung Polistes (Feldwespen) wird als Modelorganismus für energetische Untersuchungen ausgewählt. Das Ziel dieses Projektes ist es, die Vulnerabilität von Feldwespen auf den Klimawandel zu untersuchen. Die drei Polistes-Arten die in dieser Studie untersucht werden, stammen aus unterschiedlichen Klimaregionen und/oder Habitaten. Wir wollen untersuchen, wie sich der Stoffwechsel (CO2-Produktion) mit der Temperatur ändert. Die Ergebnisse sollen zeigen, ob sich Arten aus unterschiedlichen Regionen in ihrer Anfälligkeit und Bedrohung durch den Klimawandel unterscheiden. Mit einem neuen, umfassenden Ansatz wollen wir dafür Umweltdaten, Verhaltensbeobachtungen und Stoffwechselmessungen kombinieren, um den Energiebedarf der Wespen während der Brutsaison und den der Königin während der Überwinterung zu bestimmen. Die Umweltparameter im Habitat und das Mikroklima am Nest werden dafür während der gesamten Brutsaison gemessen. Die Temperaturaufzeichnungen sind Grundlage für die Stoffwechselberechnungen. Verhaltensbeobachtungen sollen Aufschluß über die täglichen Aktivitätsmuster der Wespen geben und die Kombination der Verhaltensbeobachtungen und der Stoffwechseldaten soll die Berechnung des Energiebedarfs von Arbeiterinnen und Königinnen ermöglichen. Die Energiereserven mit denen die Königin in die Winterruhe geht, müssen für den Grundstoffwechsel während des Winters ausreichen. Für zuverlässige Berechnungen des Stoffwechsels sind die mikroklimatischen Messungen am Nest die am besten geeigneten. Die energetischen Berechnungen werden deshalb mit diesen Daten für die aktuellen und für zukünftig prognostizierte Klimabedingungen gemacht. Zukünftige Klimabedingungen werden entsprechend der Prognosen des Intergovernmental Panel of Climate Change (IPCC) angenommen und für die lokalen Bedingungen in Österreich auf Grund der Prognosen vom Austrian Panel of Climate Change (APCC). Die Ergebnisse werden die Auswirkungen des Klimawandels auf den Energiehaushalt der Wespen aufzeigen.

Der Klimawandel hat große Auswirkungen auf die Ökosysteme, die Verbreitung und das Überleben der Tiere. Vorherzusagen wie Arten auf den Klimawandel reagieren ist ein Anliegen vieler Wissenschaftler. Die Temperatur ist wahrscheinlich der wichtigste abiotische Umweltparameter, der physiologische Abläufe bei ektothermen Tieren beeinflusst. Diese reagieren besonders empfindlich auf Temperaturänderungen, weil ihre physiologischen Leistungen sehr stark von den (thermischen) Umweltbedingungen abhängen. Die Gattung Polistes (Feldwespen) wurde als Modellorganismus für energetische Untersuchungen ausgewählt. Feldwespen sind primitiv eusozialen Insekten, d. h. sie leben in kleinen Kolonien mit Arbeitsteilung. Diese Wespen spielen in Agrarökosystemen eine wichtige Rolle, da sie sich als Räuber von diversen Schadinsekten ernähren. Sie sind in ihrem Lebenszyklus oft ektotherm (Körpertemperatur annähernd Umgebungstemperatur) oder nur schwach endotherm (Körpertemperatur leicht erhöht). Der Stoffwechsel und Energiebedarf von ektothermen Insekten ist direkt von der Temperatur abhängig, höhere Temperaturen beeinflussen ihn überproportional. Deshalb ist der Stoffwechsel ein entscheidender Faktor für das Überleben in einer sich ändernden Umwelt. Das Ziel dieses Projektes war es, die Vulnerabilität von Feldwespen aus unterschiedlichen Klimaregionen gegenüber dem Klimawandel zu untersuchen. Dafür wurden zwei Polistes-Arten (Polistes dominula, Polistes gallicus) aus dem mediterranen Klima in Italien, eine Population von Polistes dominula aus dem temperierten Bereich in Österreich und eine Art (Polistes biglumis) aus dem alpinen Lebensraum in Österreich ausgewählt. Wir untersuchten, wie sich der Stoffwechsel (berechnet aus der CO2-Produktion) mit der Temperatur ändert. Die Ergebnisse zeigten unerwartete evolutionäre Anpassungsstrategien der Wespen aus den unterschiedlichen Klimaregionen an die thermischen Verhältnisse in ihrem Habitat. Sommer-Individuen der alpinen Art P. biglumis haben einen deutlich niedrigeren Energiestoffwechsel als die beiden Schwesternarten aus dem Tieflandregionen (P. dominula und P. gallicus). Das hilft ihnen, in ihrer rauhen Umwelt und dadurch kurzen Brutsaison, Energie zu sparen. Ein überraschendes Ergebnis war auch, dass überwinternde Königinnen der mediterranen Wespen einen niedrigeren Energieumsatz zeigten als die Tiefland-Art aus dem temperierten Mitteleuropa. Diese Anpassung hilft ihnen, in ihrem wärmeren Überwinterungshabitat Energie zu sparen. Mit einem neuen, umfassenden Ansatz kombinierten wir die Stoffwechselmessungen mit Umweltdaten und Verhaltensbeobachtungen, um den Energiebedarf der Wespen während der Brutsaison und den der Königinnen während der Überwinterung zu bestimmen. Bei überwinternden Königinnen wurden diese Berechnungen mit der Abnahme der Energiereserven während der Winterruhe verglichen, die wichtig sind für die Aufrechterhaltung des Grundstoffwechsels. Die Arten unterscheiden sich zum Teil beträchtlich in ihrer Stoffwechselleistung und in ihrem Energiebedarf, was sie unterschiedlich anfällig für die Bedrohung durch den Klimawandel macht. Diese Erkenntnisse werden für die Entwicklung eines Modells verwendet, das anhand unserer Stoffwechseldaten, den mikroklimatischen Messungen und zukünftig prognostizierten Klimabedingungen, gemäß dem Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) und dem Austrian Panel on Climate Change (APCC), die Vulnerabilität der verschiedenen Arten in zukünftigen Klimaszenarien abzuschätzen erlaubt.