Wird der Klimawandel die Tiere dunkler oder heller machen? | Wissenschaft

Eine Behauptung des 19. Jahrhunderts hat eine Debatte des 21. Jahrhunderts darüber angeheizt, wie die globale Erwärmung Tiere umformen könnte. Ab dem frühen 19. Jahrhundert identifizierten Biologen mehrere „Regeln“, die die ökologischen und evolutionären Auswirkungen der Temperatur beschreiben. Eine Regel besagt, dass Tiere in heißen Klimazonen größere Gliedmaßen (Ohren, Schnäbel) haben, um die Körperwärme abzuleiten. Ein anderer sagte, dass bei jeder Gruppe von Tieren die größeren normalerweise näher an den Polen leben – denken Sie an Eisbären, die Braunbären mittlerer Breite dominieren -, weil größere Körper dabei helfen, Wärme zu speichern. .

Und Glogers Regel, benannt nach dem deutschen Biologen Constantin Gloger, besagt, dass Tiere in wärmeren Regionen im Allgemeinen dunkler sind, während Tiere in kühleren Regionen heller sind. Bei Säugetieren wurde angenommen, dass dunklere Haut und Haare vor schädlichen ultravioletten Strahlen schützen, die in sonnigen Äquatorgebieten häufiger vorkommen. Bei Vögeln scheinen die spezifischen Melaninpigmente in den dunkleren Federn einem bakteriellen Befall zu widerstehen, ein Vorteil in der Petrischale der Tropen.

Im Juli weckten Li Tian von der Chinesischen Universität für Geowissenschaften und Michael Benton von der Universität Bristol das Interesse an den weitgehend vergessenen Regeln, als die beiden Paläontologen sie verwendeten vorhersagen, wie der Klimawandel Tierkörper neu gestalten könnte. Unter anderem stützten sie sich auf Glogers Regel, um vorzuschlagen, dass die meisten Tiere beim Erwärmen der Erde dunkler werden. Einfach genug.

Aber eine Reihe von Hin- und Her-Versuchen in Aktuelle Biologie, darunter zwei in diesem Monat, haben gezeigt, dass andere Biologen das Problem noch lange nicht gelöst haben. “Ich war ein wenig überrascht”, sagt Kaspar Delhey, ein Ornithologe, der in Australien lebt und remote für das Max-Planck-Institut für Ornithologie in Deutschland arbeitet. “Ich dachte, ‘Es gibt noch viel zu tun.'”

Delhey hat in den letzten Jahren eine Kampagne geführt, um Glogers Regel in die Luft zu jagen und durch etwas Spezifischeres zu ersetzen. “Er war für immer von Verwirrung umgeben”, sagt er, auch weil das Buch von 1833, in dem Gloger seine Daten darlegte, “sehr dicht und schrecklich geschrieben war.”

Anfang dieses Monats haben Delhey und drei Kollegen gepostet Antworten in Tian und Benton in Aktuelle Biologie. Ihr Hauptvorteil ist, dass die Gloger-Regel Temperatur und Luftfeuchtigkeit kombiniert. Die Luftfeuchtigkeit führt zu üppigem Pflanzenleben, das Schatten bietet, um sich vor Raubtieren zu verstecken. Tiere neigen daher dazu, an feuchten Orten zur Tarnung dunkler zu sein. Viele warme Orte sind feucht, aber kühle, feuchte Wälder, wie die in Tasmanien, haben die dunkelsten Vögel, sagt Delhey.

Delhey argumentiert, dass, wenn Sie die Luftfeuchtigkeit kontrollieren, die Gloger-Regel umgekehrt ist – Erwärmung führt zu leichteren Tieren. Dies gilt insbesondere für kaltblütige Kreaturen, sagt er. Insekten und Reptilien sind von externen Wärmequellen abhängig, und an kalten Orten absorbieren ihre dunklen Außenseiten das Sonnenlicht. In wärmeren Klimazonen wird dieser Stress abgebaut und sie werden leichter. Delhey nennt dies „die Hypothese des thermischen Melanismus“.

Tian und Benton schätzen die Klarstellungen. Als Reaktion auf die Delhey-Gruppe führen sie jedoch Fälle an, in denen ihre Vorhersage dunklerer Tiere in wärmeren Klimazonen wahr ist. Waldkauz in Finnland ist entweder rot oder hellgrau, wobei Grau eine Tarnung gegen Schnee bietet. Da die Schneedecke in Finnland jedoch zurückgegangen ist, ist die rote Eule von rund 12% der Bevölkerung in den frühen 1960er Jahren auf 40% im Jahr 2010 gewachsen.

Sie erkennen jedoch, dass Vorhersagen klimabedingter Farbeffekte besonders schwierig sind, wenn sich Temperatur und Luftfeuchtigkeit ändern. Klimamodelle sagen voraus, dass der Amazonas immer heißer und trockener wird, was nach Ansicht aller Parteien die Farbe der Tiere aufhellen wird. Die borealen Wälder Sibiriens könnten jedoch zunehmend heißer und feuchter werden. In diesem Fall stehen Temperatur- und Feuchtigkeitsprognosen in Konflikt. Im Gegensatz zu Physik oder Chemie, sagt Benton, sind biologische Gesetze „nicht absolut. Es ist nicht wie Schwerkraft.

Und selbst wenn allgemeine Trends bestehen, ist es immer noch schwierig vorherzusagen, wie sich einzelne Arten verändern werden. Lauren Buckley, Biologin an der University of Washington in Seattle, hat die Farbe von Schmetterlingen in Höhenregionen untersucht. Schmetterlinge absorbieren Wärme, indem sie sich in der Sonne sonnen, aber ein einzelner kleiner Fleck auf der Unterseite der Flügel absorbiert tatsächlich die Wärme. „Wenn du es nicht wüsstest“, betont sie, „könntest du alle Arten von exotischen Farben auf der Oberseite des Flügels quantifizieren, und das wäre nicht wirklich wichtig. Zusammenfassend: “Wir müssen über ein Gesamtbild nachdenken, wie Organismen mit ihrer Umwelt interagieren.”

Änderungen in der Färbung hängen wahrscheinlich auch vom Temperaturregulierungssystem des Tieres ab – kaltblütige Kreaturen werden im Allgemeinen heller und Vögel und Säugetiere zeigen ein breiteres Spektrum an Ergebnissen. Um die Vorhersagen zu verbessern, schlägt Buckley vor, Museumsproben zu verwenden, um die Zeitleisten zu erweitern, obwohl ihre Farben mit der Zeit verblassen können. Tian seinerseits plant, Experimente mit beheizten Käfern von Käfern und Weichtieren durchzuführen, um aktiv Farbveränderungen hervorzurufen.

Leider haben Wissenschaftler möglicherweise bald mehr Daten zu diesem Thema, als sie verarbeiten können, wenn die Temperaturen auf dem Planeten steigen. Und wenn die globale Warnung wirklich katastrophal wird, können sich selbst die bewährten ökogeografischen Regeln als bedeutungslos herausstellen, da Lebensräume und Arten verschwinden. So faszinierend die Wissenschaft auch ist, Delhey gibt zu: “Es macht jemanden traurig.”