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Natürliche Raubfeinde bestimmen Lemming-Zyklen

01.11.2003 - (idw) Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

Neue Publikation in "Science": Freiburger Wissenschaftler erforscht Ursachen der extremen Populationsschwankungen bei Lemmingen

Eine neue und soeben in der Ausgabe vom heutigen Freitag, den 31. Oktober 2003, im Wissenschaftsmagazin "Science" veröffentlichte Studie aus Nord-Ost-Grönland liefert neuere Einblicke in die Dynamik arktischer Lemming-Populationen. Dr. Benoît Sittler, Wissenschaftlher Mitarbeiter am Institut für Landespflege der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg sowie Dr. Olivier Gilg und Prof. Dr. Ilkka Hanski von der Universität Helsinki haben in einer Studie Langzeitbeobachtungen vor Ort mit mathematischen Modellierungen der möglicherweise weltweit einfachsten Räuber-Beute-Gemeinschaft unter den Wirbeltieren verknüpft. In dem Untersuchungsgebiet des Karupelv-Tales am 72. Breitengrad Nord gibt es nur eine Beuteart, der Lemming, von dem sich vier Raubfeinde ernähren: das Hermelin, der Polarfuchs, die Schnee-Eule und die Falkenraubmöwe.

Die Studie von Sittler, Gilg und Hanski weist auf die kritische Rolle der Raubfeinde in der Populationsdynamik der Lemminge hin. Alle Raubfeinde in Grönland, bis auf das Hermelin, richten ihre numerische Reaktion schnell entsprechend dem Stand der Lemming-Population und daher ist die Prädationsrate dieser Arten desto höher, je höher die Lemmingdichte ist. Der Prädationsdruck durch diese Arten ist so stark, dass er alleine ausreicht, das weitere Anwachsen der Lemmingpopulation zu stoppen, sobald Dichten von über zehn Tieren pro Hektar erreicht werden. Während der langen Sommertage ist die Prädation so stark, dass die Lemming-Population abnimmt. Lediglich im Winter im Schutz der starken Schneedecke haben die Lemminge eine Chance, ihre Anzahl zu erhöhen.

Obwohl der Einfluss des Polarfuchses, der Schnee-Eule und der Raubmöwe im Sommer sehr spektakulär erscheinen mag, bestimmt das Hermelin den Gang der Lemming-Dynamik. Als Standtier verfolgt das Hermelin die Lemminge im Winter auch unter dem Schnee. Die Reproduktionsrate des Hermelins ist allerdings viel niedriger als die des Lemmings und daher hinken die Zahlen der Hermeline denen ihrer Beute hinterher. Aber sobald die anderen Prädatoren die Zunahme der Lemming-Population gestoppt haben, kann das Hermelin aufholen. Entsprechend den Vorhersagen des mathematischen Modells ist nun das Hermelin der Verantwortliche für den Zusammenbruch der Lemming-Population bis zum Tiefstand mit extrem geringen Dichten. Dann folgt der eigene Kollaps der Hermelin-Population, und ein neuer Zyklus beginnt.

Den Ökologen sind die regelmäßigen Populationszyklen der Lemminge und nördlichen Wühlmäuse seit der klassischen Studie von Charles Elton im Jahre 1924 schon lange bekannt. Dutzende von Hypothesen wurden zur Erklärung dieser zyklischen Kleinsäuger-Schwankungen bemüht. Lange Zeit ging man davon aus, dass der Auslöser dieser Zyklen als endogene Eigenschaften bei den Nagetieren selbst zu suchen seien. Man dachte, dass soziale Wechselbeziehungen zwischen den Tieren bei niedrigen Dichten gegenüber den Tieren bei hohen Dichten ausreichend unterschiedlich seien, um schnell reproduzierende aber "fügsame" Individuen gegenüber konkurrenzfähigen aber schwach reproduzierende Individuen zu selektieren. Eine Hypothese war dann, dass der verändernde Selektionsdruck zu Veränderungen der Populationswachstumsrate führte, was letztendlich diese Zyklen hervorrufen würde.

Andere Forscher wiederum führten auffällige Auswirkungen hoher Nager-Populationen auf die Nahrungsgrundlage als Grund für die Zyklen an. Nahrungsmangel oder minderwertige Nahrung setzten den Fortpflanzungserfolg derart herab, dass es zum Populationszusammenbruch bei hoher Dichte komme, und dies zu einem neuen Zyklus führen würde. So vertretbar diese Ideen auch erscheinen mögen, gab es von Seiten empirischer Studien allerdings nur moderate Unterstützung für solche Mechanismen; wenn auch Ökologen nun anerkennen, dass unterschiedliche Mechanismen in verschiedenen Gebieten beim Zustandekommen vergleichbarer Populationsdynamiken im Spiel sein können.

Die Bedeutung der neuen Studie von Benoit Sittler, Olivier Gilg und Ilkka Hanski, die auf Daten aus 16 Jahren Beobachtung zurückgreifen kann, liegt in der überzeugenden Demonstration von der Art, wie Räuber-Beute-Wechselbeziehungen den regelmäßigen vier- bis fünfjährigen Lemming-Zyklus in Grönland antreiben. Daher sind es weder endogen bedingte Reaktionen der Lemminge auf ihre Dichte noch Wechselbeziehungen zu den Nahrungsgrundlagen, die in Grönland von Bedeutung sind; vielmehr treibt das Hermelin die Zyklen an, während die anderen Prädatoren das obere Limit für die Lemming-Dichten festlegen. Obwohl diese Ergebnisse von einer arktischen Landschaft nicht ohne weiteres auf andere Regionen mit Nagerzyklen direkt übertragen werden können, ist zweifelsohne die Prädation die beste Erklärung für das seit Jahrzehnten anhaltende Puzzle der Lemming- und Wühlmauszyklen. Durch Fortsetzung dieses seit 16 Jahren laufende Monitoring dürfte man zu einigen der hier aufgeworfenen Fragen tiefergehende Erklärungen finden.


Kontakt:
Dr. Benoît Sittler
Albert-Ludwigs-Universität
Institut für Landespflege
Tennenbacher Str. 4
D-79085 Freiburg
Tel. 0761/203-3629
Fax 0761/203-3638
benoit.sittler@landespflege.uni-freiburg.de
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