Publikation

Insect overwintering in a changing climate

AutorIn

Bale JS & Hayward SAL

Veröffentlichung

2010

Quelle

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Beschreibung

Insekten sind sehr erfolgreiche Tiere, die Meeres-, Süßwasser- und Landlebensräume vom Äquator bis zu den Polen bewohnen. Die Möglichkeit der Regulation ihrer Körpertemperatur ist bei nahezu allen Insekten nur begrenzt entwickelt. In Umgebungen mit hohem Temperaturstress haben sie daher verschiedene Überlebensstrategien wie Migration oder saisonale Veränderungen der Kältetoleranz entwickelt. In Bezug auf Überwinterungsstrategien werden Insekten traditionell in zwei Hauptgruppen eingeteilt: frosttolerant und frostvermeidende Arten. In beiden Gruppen lassen sich komplexe, miteinander interagierende Prozesse wie die Synthese von Gefrierkeiminhibitoren, Kryoschutzmitteln und Frostschutzproteinen und Änderungen in der Lipidzusammensetzung der Zellmembranen finden. Auch in gemäßigten und kälteren Klimazonen ist die Überwinterungsfähigkeit vieler Arten eng mit Anpassungen während der Diapause verknüpft. Hier wird eine hohe Kältetoleranz oft gegenüber einer temperaturbedingten saisonalen Akklimatisierung favorisiert. Obwohl die meisten Arten eine oder beide dieser Reaktionen hervorrufen können, sterben die meisten Insekten eher an den Auswirkungen von Kälte als an Frost. Die meisten Studien zu den Auswirkungen eines sich ändernden Klimas auf Insekten konzentrierten sich auf Prozesse, die überwiegend im Sommer ablaufen (Entwicklung, Fortpflanzung, Migration) und nicht auf das Überleben im Winter an sich. Hypothesen gehen davon aus, dass Arten, die routinemäßig Kältestress ausgesetzt sind, bei einem vorhergesagten Temperaturanstieg von 1 °C bis 5 °C in den nächsten 50-100 Jahren die Winter einiger Klimazonen mit höherer Wahrscheinlichkeit überleben werden. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass dies ein allgemeiner Effekt ist. Negative Auswirkungen können auftreten, wenn die Klimaerwärmung eine Verringerung oder einen Verlust der Winterschneedecke in polaren und subpolaren Gebieten zur Folge hat, was zu einer höheren Lufttemperatur, einer zunehmenden Häufigkeit von Frost-Tau-Zyklen und der Gefahr einer Eiseinlagerung führt. Während das dominante Diapause-induzierende Signal, die Photoperiode, vom globalen Klimawandel unbeeinflusst bleibt, können höhere Temperaturen die Entwicklungsraten verändern, was zu einer Entkopplung der Synchronität zwischen Diapause-empfindlichen Lebenszyklusstadien und kritischen Photoperioden für die Diapause-Induktion führt. Aktuell gehen verschiedene Vorhersagen von Sommertemperaturen in Europa von 40 °C oder mehr in 50-75 Jahren aus. Dies ist für viele Insekten ein potentieller Hitzestress, da diese Temperatur nahe an ihrer aktuellen oberen Letalitätsgrenze liegt. Langfristige Datensätze zu Insektenverteilungen und dem Zeitpunkt der jährlichen Wanderungen liefern starke Beweise für „positive“ Reaktionen auf höhere Wintertemperaturen über Zeitskalen der letzten 20-50 Jahre für Nordamerika, Europa und Asien.