Die extreme Temperaturtoleranz von Armeeameisen könnte Aufschluss darüber geben, wie Tierpopulationen auf sich ändernde Klimabedingungen reagieren

Forscher der Universität Drexel beprobten verschiedene Kolonien von Armeeameisen (Eciton burchellii parvispinum), um zu testen, wie sich ihre Lebensraumverteilung auf die Toleranz der Ameisen gegenüber extrem niedrigen und hohen Temperaturen auswirkte. Sie stellten fest, dass die thermischen Toleranzen der Kolonien je nach Höhenzone unterschiedlich waren. Besonders hervorzuheben ist jedoch, dass es innerhalb ähnlicher Zonen erhebliche Unterschiede in der thermischen Toleranz der Kolonien gab, was das Team zu der Annahme veranlasste, dass die lokale Anpassung an die Temperaturen nicht der einzige Faktor ist, der zu Unterschieden in der thermischen Physiologie beiträgt.

„Die Untersuchung, wie Tiere extrem hohe und niedrige Temperaturen tolerieren können, kann Aufschluss darüber geben, wie sich der Klimawandel auf das Verhalten und die Ökologie von Tieren auswirken kann“, sagte Sean O'Donnell, PhD, Biologe und Professor am Drexel College of Arts and Sciences. „Die in dieser Studie verwendeten Ameisen sind in einzigartiger Weise den Temperaturbedingungen ihres Lebensraums ausgesetzt, da sie sich während der Nahrungssuche ständig in der Umgebung aufhalten – während andere Ameisen einen großen Teil ihrer Aktivitäten unter der Erde durchführen, was sie vor der Temperatur schützt.“

Das Team beprobte Kolonien im Nordwesten Costa Ricas in einem weiten Höhenbereich – unter Berücksichtigung von Körpergröße und Geographie.

„Wir haben die mittleren thermischen Toleranzen der Kolonien zwischen den Tief- und Hochgebirgszonen verglichen, um zu beurteilen, ob die Leistungsphysiologie der Kolonien mit dem lokalen thermischen Klima zusammenhängt, und wir haben getestet, ob nach Berücksichtigung der Körpergröße und der Höhe signifikante Kolonieunterschiede erkennbar waren“, sagte Kaitlin Baudier, eine Mitautorin über das Studium und Assistenzprofessor an der University of Southern Mississippi.

O'Donnell und Baudier, ein ehemaliger Drexel-Doktorand, fanden drei wichtige Muster in ihren Daten, die kürzlich in Ecological Entomology veröffentlicht wurden.

1)Die Kolonien unterschieden sich deutlich in ihren thermischen Toleranzen . Sowohl die minimalen als auch die maximalen Temperaturen, die die Arbeiter tolerieren konnten, waren von Kolonie zu Kolonie unterschiedlich. Dies bedeutet, dass soziale Gruppen von Tieren wahrscheinlich unterschiedlich vom Klimawandel betroffen sein werden.

2)Ein Teil des Puzzles ist die lokale Anpassung an die Temperaturbedingungen.Kolonien aus kühleren, hochgelegenen Standorten reagierten empfindlicher auf hohe Temperaturen und toleranter gegenüber niedrigen Temperaturen.

3)Innerhalb der Kolonien gab es keine Korrelation zwischen niedrigen und hohen Temperaturtoleranzen . Dies befasst sich mit einer wichtigen offenen Frage in der thermischen Biologieforschung: Es legt nahe, dass sich die Mechanismen, die die Fähigkeit, extrem heiße Bedingungen zu tolerieren, beeinflussen, von der Fähigkeit, extreme Kälte zu tolerieren, unterscheiden.

„Diese Arbeit erweitert unser Verständnis darüber, wie die thermische Leistung auf verschiedenen Ebenen der biologischen Organisation variiert, von einzelnen Ameisen bis hin zu ganzen Kolonien“, sagte Baudier.

Das Team stellt fest, dass die Kolonien neben den physiologischen Eigenschaften, die die Ameisen zu einem guten Modell für die Untersuchung machen, auch ökologisch wichtig für die Funktion der Wälder sind, in denen sie leben.

„Die Armeeameisenkolonie agiert als Einheit und ist vergleichbar mit größeren Raubtieren wie dem Jaguar oder dem Harpyienadler – aber statt eines einzelnen Tieres besteht sie aus Hunderttausenden von Individuen, die sehr temperaturempfindlich sind“, sagte O' Donnell. „Raubtiere mit größerem Körper werden in der Lage sein, ihre Körpertemperatur zu regulieren, und auch wenn Klimaveränderungen für diese Tiere nicht unerheblich sind, ist es wahrscheinlich, dass ihre Reaktion auf thermische Veränderungen viel abgefederter sein wird.“

Aufgrund ihrer physiologischen und ökologischen Bedeutung könnten die Kolonien ein guter Maßstab für die Identifizierung früher Auswirkungen des Klimawandels sein.

Die Forscher hoffen, dass sie durch Erkenntnisse über die Fähigkeit der Armeeameisenkolonie, extrem hohe und niedrige Temperaturen zu tolerieren, die Daten mit dem Gesamtverständnis der thermischen Umgebungsschwankungen und möglichen Auswirkungen des Klimawandels auf das Verhalten und die Ökologie der Tiere verknüpfen können.

„Wir wissen noch nicht genau, warum das so ist – was die Ursachen für diese Kolonieunterschiede zwischen den Gruppen innerhalb eines Teststandorts sind“, sagte O Donnell. „Während ein Teil des Unterschieds durch lokale Anpassung an die Temperaturbedingungen beschrieben wird, nehmen wir an, dass es auch eine genetische Grundlage für die Unterschiede zwischen den benachbarten Kolonien gibt.“

Die Gruppe plant, ihre Arbeit fortzusetzen, indem sie die Genetik der Kolonien untersucht, in der Hoffnung, besser zu verstehen, warum Kolonien sich in der Fähigkeit unterscheiden, Temperaturextreme zu tolerieren.

„Wenn eine signifikante Variation der thermischen Physiologie der Kolonien mit genetischen Unterschieden verbunden ist, könnten thermische Umgebungen evolutionäre Veränderungen in der thermischen Physiologie vorantreiben“, sagte O'Donnell.

Lesen Sie den vollständigen Artikel hier: https://resjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/een.13258

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