Eine neue Perspektive auf das Amphibiensterben aufgrund des globalen Wandels: Subletaler Umweltstress als Ursache für schleichende Populationsrückgänge
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Ziel des Projekts bestand in der Untersuchung der Rolle subletaler Umweltstressoren für den für den Rückgang der Amphibienpopulationen. Dazu wurden insbesondere die kurzund langfristigen Effekte von Temperaturschwankungen und Nitratbelastungen auf morphologische, physiologische, endokrinologische, immunologische und genetische Stress-Biomarker analysiert. Des Weiteren zielte das Projekt darauf ab, die Akklimatisierungsfähigkeit von Amphibien in verschiedenen Entwicklungsstadien mit Hilfe experimenteller und meta-analytischer Ansätze zu untersuchen. Zu diesem Zweck führten wir Experimente durch, in denen verschiedene Lebensstadien des Grasfrosches (Rana temporaria) einer Kombination aus umweltrelevanten Nitratkonzentrationen und Aufzuchttemperaturen ausgesetzt wurden. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Umweltstressoren die Entwicklung von Amphibien beeinflussen können, was zu negativen synergetischen Effekten auf Wachstum, Gesundheit und Überleben führt. Es zeigte sich, dass eine Stressexposition in den frühen Entwicklungsstadien zu langfristigen Auswirkungen auf die Leistung von Amphibien führen kann. Die Ergebnisse legen zudem nahe, dass das "Stresshormon" Corticosteron (CORT) eine entscheidende Rolle bei der Vermittlung der Effekte spielt. In einer Studie konnten wir zeigen, dass das Darmmikrobiom von Amphibienlarven eine zentrale Rolle bei der Abschwächung dieser schädlichen Auswirkungen von Stress auf die Gesundheit der Larven spielen könnte. Es wurde jedoch gezeigt, dass diese Pufferkapazität in Kombination mit zusätzlichem thermischem Stress beeinträchtigt wird (veröffentlicht in dem Journal Proceedings of the Royal Society B, 2024). Darüber hinaus haben wir ein systematisches Literaturreview sowie quantitative Analysen zu phylogenetischen, ontogenetischen und biogeografischen Mustern der Akklimatisationsfähigkeit von Amphibien durchgeführt. Die Ergebnisse unserer Studie zeigen, dass Amphibien über alle Lebensstadien hinweg eine mäßige Akklimatisierungsfähigkeit aufweisen. Die in dem Journal Global Change Biology (2024) publizierten Ergebnisse enthalten zudem methodische Empfehlungen, die zu einer Optimierung künftiger Forschungsarbeiten beitragen sollen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Exposition gegenüber subletalem Umweltstress während der frühen Lebensstadien zum Rückgang der Amphibienpopulationen durch kurz- und langfristige Auswirkungen auf die Gesundheit und das Überleben von Amphibien beitragen könnte, insbesondere wenn diese multiplen Stressfaktoren ausgesetzt sind. Im Projekt evaluierten wir die CORT-Messung in Wasserproben als nicht-invasive Methode zur Erfassung von Stresszuständen in Amphibien und konnten diese Methode als vielversprechendes Instrument für den Artenschutz bestätigen, besonders bei Amphibienlarven. Im Rahmen des Projekts wurden bisher sieben Publikationen veröffentlicht (weitere Manuskripte sind in Vorbereitung).
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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09/2022. Timing of parental breeding influences pollution sensitivity in the European common frog (Rana temporaria). Poster presentation. Societas Europaea Herpetologica (Belgrade, SER).
Ruthsatz, Katharina
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Developmental plasticity in amphibian larvae across the world: Investigating the roles of temperature and latitude. Journal of Thermal Biology, 106, 103233.
Sinai, Noa; Glos, Julian; Mohan, Ashwini V.; Lyra, Mariana L.; Riepe, Maya; Thöle, Elena; Zummach, Cecile & Ruthsatz, Katharina
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Timing of parental breeding shapes sensitivity to nitrate pollution in the common frog Rana temporaria. Journal of Thermal Biology, 108, 103296.
Ruthsatz, Katharina; Bartels, Fabian; Stützer, Dominik & Eterovick, Paula C.
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09/2023. Interactive effect of thermic and pollution stress on tadpole gut microbiome. Poster presentation. Societas Europaea Herpetologica (Wolverhampton, UK).
Dr. Eterovick
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Contributions of water-borne corticosterone as one non-invasive biomarker in assessing nitrate pollution stress in tadpoles of Rana temporaria. General and Comparative Endocrinology, 331, 114164.
Ruthsatz, Katharina; Eterovick, Paula C.; Bartels, Fabian & Mausbach, Jelena
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Exploring water-borne corticosterone collection as a non-invasive tool in amphibian conservation physiology: benefits, limitations and future perspectives. Conservation Physiology, 11(1).
Ruthsatz, Katharina; Rico-Millan, Rafael; Eterovick, Paula Cabral & Gomez-Mestre, Ivan
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Life in plastic, it's not fantastic: Sublethal effects of polyethylene microplastics ingestion throughout amphibian metamorphosis. Science of The Total Environment, 885, 163779.
Ruthsatz, Katharina; Schwarz, Anja; Gomez-Mestre, Ivan; Meyer, Ruth; Domscheit, Marie; Bartels, Fabian; Schaeffer, Sarah-Maria & Engelkes, Karolin
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02/2024. Microbiome at the interface between environmental stress and animal health: an example from the most threatened vertebrate group. Oral presentation. II International Symposium on Tadpole Evolution (online).
Eterovick, Paula C.
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07/2024. Navigating ontogenetic pathways: developmental plasticity of amphibians in a warming world. Oral presentation. Society of Experimental Biology Annual Conference (Prague, CZE).
Ruthsatz, Katharina
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11/2024 (upcoming). Amphibian Challenges and Adaptive Strategies in a Changing Climate. Thermal Biology Meeting: Changing Animals in a Changing World. (Lund, SE). Invited keynote talk.
Ruthsatz, Katharina
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Acclimation capacity to global warming of amphibians and freshwater fishes: Drivers, patterns, and data limitations. Global Change Biology, 30(5).
Ruthsatz, Katharina; Dahlke, Flemming; Alter, Katharina; Wohlrab, Sylke; Eterovick, Paula C.; Lyra, Mariana L.; Gippner, Sven; Cooke, Steven J. & Peck, Myron A.
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Living in a multi-stressor world: nitrate pollution and thermal stress interact to affect amphibian larvae. openRxiv.
Sinai, Noa; Eterovick, Paula C.; Kruger, Natasha; Oetken, Ben & Ruthsatz, Katharina
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Physiological responses to a changing winter climate in an early spring‐breeding amphibian. Ecology and Evolution, 14(7).
Schmidt, Robin; Zummach, Cecile; Sinai, Noa; Sabino‐Pinto, Joana; Künzel, Sven; Dausmann, Kathrin H. & Ruthsatz, Katharina
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The microbiome at the interface between environmental stress and animal health: an example from the most threatened vertebrate group. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 291.
Eterovick, Paula Cabral; Schmidt, Robin; Sabino-Pinto, Joana; Yang, Chen; Künzel, Sven & Ruthsatz, Katharina
