Schlüsselarten - Keystone species

Der Jaguar : eine Schlüssel-, Flaggschiff- und Regenschirmart und ein Spitzenprädator
Der Biber : eine Schlüsselart und Lebensraumschöpfer , verantwortlich für die Schaffung von Seen , Kanälen und Feuchtgebieten, die große Wälder bewässern und Ökosysteme schaffen

Eine Keystone-Art ist eine Art, die im Verhältnis zu ihrer Häufigkeit einen überproportionalen Einfluss auf ihre natürliche Umgebung hat , ein Konzept, das 1969 vom Zoologen Robert T. Paine eingeführt wurde . Keystone-Arten spielen eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Struktur einer ökologischen Gemeinschaft , beeinflussen viele andere Organismen in einem Ökosystem und helfen, die Arten und Anzahlen verschiedener anderer Arten in der Gemeinschaft zu bestimmen. Ohne Keystone-Arten würde sich das Ökosystem dramatisch verändern oder ganz aufhören zu existieren. Einige Keystone-Arten, wie der Wolf , sind auch Spitzenprädatoren .

Die Rolle, die eine Schlusssteinart in ihrem Ökosystem spielt, ist analog zu der Rolle eines Schlusssteins in einem Bogen . Während der Schlussstein unter dem geringsten Druck von allen Steinen in einem Bogen steht, kollabiert der Bogen immer noch ohne ihn. In ähnlicher Weise kann ein Ökosystem eine dramatische Verschiebung erfahren, wenn eine Schlüsselart entfernt wird, obwohl diese Art nach Maßgabe der Biomasse oder Produktivität nur ein kleiner Teil des Ökosystems war . Es wurde zu einem beliebten Konzept in der Naturschutzbiologie , neben Flaggschiff- und Regenschirmarten . Obwohl das Konzept als Deskriptor für besonders starke Interaktionen zwischen den Arten geschätzt wird und eine einfachere Kommunikation zwischen Ökologen und Naturschutzpolitikern ermöglicht hat, wurde es dafür kritisiert, komplexe ökologische Systeme zu stark zu vereinfachen.

Geschichte

Ocker-Seesterne ( Pisaster ochraceus ), ein Keystone- Raubtier
Kalifornische Muscheln ( Mytilus californianus ), die Beute des Seesterns

Das Konzept der Keystone-Art wurde 1969 von dem Zoologen Robert T. Paine eingeführt . Paine entwickelte das Konzept, um seine Beobachtungen und Experimente zu den Beziehungen zwischen marinen Wirbellosen der Gezeitenzone (zwischen Ebbe und Flut), einschließlich Seesternen und Muscheln, zu erklären . Er entfernte den Seestern aus einem Gebiet und dokumentierte die Auswirkungen auf das Ökosystem. In seinem 1966 erschienenen Artikel Food Web Complexity and Species Diversity hatte Paine ein solches System in der Makah Bay in Washington beschrieben . In seiner Arbeit von 1969 schlug Paine das Konzept der Keystone-Arten vor, wobei er Pisaster ochraceus , eine Seesternart, die allgemein als Ockerseestern bekannt ist, und Mytilus californianus , eine Muschelart, als Hauptbeispiel verwendet. Der ockerfarbene Seestern ist ein generalistischer Raubtier und ernährt sich von Chitons, Napfschnecken, Schnecken, Seepocken, Echinoiden und sogar Zehnfußkrebsen. Das Lieblingsfutter dieser Seesterne ist die Miesmuschel, die eine dominierende Konkurrenz für den Weltraum auf den Felsen ist. Der ockerfarbene Seestern hält die Populationszahlen der Muscheln zusammen mit den anderen Beutetieren in Schach, sodass die anderen Algen, Schwämme und Anemonen koexistieren können, die ockerfarbene Seesterne nicht fressen. Als Paine den ockerfarbenen Seestern entfernte, wuchsen die Muscheln schnell über die anderen Arten hinaus und verdrängten sie. Das Konzept wurde im Naturschutz populär und wurde in einer Reihe von Kontexten eingesetzt und mobilisiert, um Unterstützung für den Naturschutz zu gewinnen, insbesondere dort, wo menschliche Aktivitäten Ökosysteme beschädigt hatten, beispielsweise durch die Entfernung von Schlüsselprädatoren.

Definitionen

Eine Keystone-Art wurde von Paine als eine Art definiert , die im Verhältnis zu ihrer Häufigkeit einen unverhältnismäßig großen Einfluss auf ihre Umwelt hat . Es wurde 2003 von Davic operativ definiert als "eine stark wechselwirkende Art, deren Top-Down-Effekt auf die Artenvielfalt und den Wettbewerb im Verhältnis zu ihrer Biomassedominanz innerhalb einer funktionellen Gruppe groß ist ."

Eine klassische Keystone-Art ist ein Raubtier , das eine bestimmte pflanzenfressende Art daran hindert , dominante Pflanzenarten zu eliminieren . Wenn die Beutezahl gering ist, können Keystone-Raubtiere noch weniger häufig vorkommen und dennoch effektiv sein. Doch ohne die Raubtiere würde die Zahl der pflanzenfressenden Beutetiere explodieren, die vorherrschenden Pflanzen auslöschen und den Charakter des Ökosystems dramatisch verändern. Das genaue Szenario ändert sich in jedem Beispiel, aber die zentrale Idee bleibt, dass eine nicht häufig vorkommende Art durch eine Kette von Interaktionen einen übergroßen Einfluss auf die Ökosystemfunktionen hat. Zum Beispiel wird angenommen, dass der pflanzenfressende Rüsselkäfer Euhrychiopsis lecontei Schlüsseleffekte auf die Vielfalt der Wasserpflanzen hat, indem er in nordamerikanischen Gewässern die lästige eurasische Wassermilf auf Nahrungssuche macht . In ähnlicher Weise wurde die Wespenart Agelaia vicina wegen ihrer beispiellosen Nestgröße , Koloniegröße und hohen Brutproduktion als Schlüsselart bezeichnet. Die Vielfalt seiner Beutetiere und die Menge, die notwendig ist, um seine hohe Wachstumsrate aufrechtzuerhalten, haben einen direkten Einfluss auf andere Arten in seiner Umgebung.

Das Keystone-Konzept wird durch seine ökologischen Wirkungen bestimmt, die es wiederum für den Naturschutz wichtig machen. Darin überschneidet es sich mit mehreren anderen Artenschutzkonzepten wie Vorzeigearten , Leitarten und Schirmarten . Der Jaguar ist beispielsweise eine charismatische Raubkatze, die all diese Definitionen erfüllt:

Der Jaguar ist eine Regenschirmart, eine Vorzeigeart und ein Qualitätsindikator für die Wildnis. Es fördert die Ziele der Erholung von Fleischfressern, den Schutz und die Wiederherstellung der Konnektivität durch Madrean-Wälder und Ufergebiete sowie den Schutz und die Wiederherstellung von Ufergebieten. ... Ein Schutzsystem für Jaguare ist ein Schutzschirm für viele andere Arten. ... der Jaguar [ist] ein Schlussstein im subtropischen und tropischen Amerika ...

—  David Maehr et al., 2001

Raubtiere

Seeotter und Seetangwälder

Seeigel wie dieser lila Seeigel können Kelpwälder beschädigen, indem sie durch Seetang- Haltestellen kauen
Der Seeotter ist ein wichtiges Raubtier von Seeigeln , was ihn zu einer Schlüsselart für die Seetangwälder macht.

Seeotter schützen Seetangwälder vor Schäden durch Seeigel. Als die Seeotter der nordamerikanischen Westküste wegen ihres Pelzes kommerziell gejagt wurden, sank ihre Zahl auf ein so niedriges Niveau – weniger als 1000 im Nordpazifik –, dass sie die Seeigelpopulation nicht mehr kontrollieren konnten. Die Seeigel wiederum streifte die Haftscheiben von Seetang so stark , dass die Kelpwälder weitgehend verschwunden, zusammen mit allen Arten , die auf sie angewiesen. Durch die Wiederansiedlung der Seeotter konnte das Seetang-Ökosystem wiederhergestellt werden. Zum Beispiel wurden in Südost-Alaska etwa 400 Seeotter freigelassen, und sie haben sich auf eine Population von fast 25.000 gezüchtet.

Der Wolf, Yellowstones Spitzenprädator

Erholung von Uferweiden am Blacktail Creek, Yellowstone-Nationalpark , nach der Wiederansiedlung von Wölfen

Keystone-Prädatoren können die Biodiversität von Gemeinschaften erhöhen, indem sie verhindern, dass eine einzelne Art dominant wird. Sie können einen tiefgreifenden Einfluss auf das Gleichgewicht der Organismen in einem bestimmten Ökosystem haben . Die Einführung oder Entfernung eines Schlüsselprädators oder Änderungen seiner Populationsdichte können drastische kaskadenartige Auswirkungen auf das Gleichgewicht vieler anderer Populationen im Ökosystem haben. Zum Beispiel können Weidegänger eines Grünlandes verhindern, dass eine einzelne dominante Art die Herrschaft übernimmt.

Die Eliminierung des Grauwolfs aus dem Greater Yellowstone Ecosystem hatte tiefgreifende Auswirkungen auf die trophische Pyramide . Ohne Prädation begannen Pflanzenfresser, viele holzige Weidenarten zu überweiden, was die Pflanzenpopulationen der Region beeinträchtigte. Darüber hinaus hielten Wölfe Tiere oft davon ab, in Ufergebieten zu grasen, was die Biber vor einem Eingriff in ihre Nahrungsquellen schützte. Die Entfernung der Wölfe hatte direkte Auswirkungen auf die Biberpopulationen, da ihr Lebensraum zu Weideland wurde. Die zunehmende Verbissung von Weiden und Nadelbäumen entlang des Blacktail Creek aufgrund fehlender Prädation führte zu Kanaleinschnitten, da die Biber dazu beitrugen, das Wasser zu verlangsamen und den Boden an Ort und Stelle zu halten. Darüber hinaus hält die Prädation hydrologische Merkmale wie Bäche und Bäche in normalem Zustand. Mit der Wiederansiedlung der Wölfe erholten sich die Biberpopulation und das gesamte Uferökosystem innerhalb weniger Jahre dramatisch.

Seesterne und andere Nicht-Apex-Raubtiere

Wie von Paine 1966 beschrieben, können einige Seesterne (zB Pisaster ochraceus ) Seeigel , Muscheln und andere Schalentiere erbeuten , die keine anderen natürlichen Feinde haben. Wird der Seestern aus dem Ökosystem entfernt, explodiert die Muschelpopulation unkontrolliert und verdrängt die meisten anderen Arten. Der kürzliche Ausbruch der Seesterne-zerstörenden Krankheit in den Vereinigten Staaten hat indirekt dazu geführt, dass Muschelpopulationen in vielen Gezeitenlebensräumen dominieren.

Diese Kreaturen müssen keine Spitzenprädatoren sein . Seesterne sind Beute für Haie , Rochen und Seeanemonen . Seeotter sind Beute für Orca .

Der Jaguar , dessen Bestände in Mittel- und Südamerika als nahezu bedroht eingestuft wurden , fungiert durch seine vielseitige Ernährung als Schlüsselprädator und trägt mit seinem Verzehr von 87 verschiedenen Beutearten dazu bei, das Ökosystem des Säugetierdschungels ins Gleichgewicht zu bringen . Der Löwe ist eine weitere Schlüsselart.

Eichelbanksia, Banksia Prionotes , ist die einzige Nektarquelle für wichtige Bestäuber , Honigfresser .

Mutualisten

Keystone-Mutualisten sind Organismen, die an einer gegenseitig vorteilhaften Interaktion teilnehmen, deren Verlust tiefgreifende Auswirkungen auf das Ökosystem als Ganzes hätte. In der Region Avon Wheatbelt in Westaustralien zum Beispiel gibt es jedes Jahr eine Periode, in der Banksia Prionotes (Eichelbanksia) die einzige Nektarquelle für Honigfresser ist , die eine wichtige Rolle bei der Bestäubung zahlreicher Pflanzenarten spielen. Daher würde der Verlust dieser einen Baumart wahrscheinlich dazu führen, dass die Honigfresser-Population zusammenbricht, mit tiefgreifenden Auswirkungen auf das gesamte Ökosystem. Ein weiteres Beispiel sind Frugivores , wie der Kasuar , der die Samen vieler verschiedener Bäume verbreitet. Einige Samen wachsen nicht, es sei denn, sie haben einen Kasuar durchlaufen.

Ingenieure

Präriehundestadt . Zeichnung von Josiah Gregg , 1844

Ein neben Keystone verwendeter Begriff ist Ecosystem Engineer . In Nordamerika ist der Präriehund ein Ökosystemingenieur. Präriehundehöhlen bieten die Nistplätze für Bergregenpfeifer und grabende Eulen . Präriehundetunnelsysteme helfen auch, Regenwasser in den Grundwasserspiegel zu leiten , um Abfluss und Erosion zu verhindern , und können auch dazu dienen, die Zusammensetzung des Bodens in einer Region zu verändern, indem sie die Belüftung erhöhen und die Bodenverdichtung, die durch Weidevieh verursacht werden kann, rückgängig machen. Präriehunde trimmen auch die Vegetation um ihre Kolonien, vielleicht um jegliche Deckung für Raubtiere zu entfernen. Weidende Arten wie Steppenbison , Gabelbock und Maultierhirsche haben eine Neigung zum Weiden auf dem gleichen Land gezeigt, das von Präriehunden genutzt wird.

Biberdamm, eine Tierkonstruktion, die eine transformierende Wirkung auf die Umwelt hat

Der Biber ist ein bekannter Ökosystemingenieur und eine Schlüsselart. Es verwandelt sein Territorium von einem Bach in einen Teich oder Sumpf. Biber beeinträchtigen die Umwelt, indem sie zuerst die Ränder von Uferbereichen verändern , indem sie ältere Bäume fällen, um sie für ihre Dämme zu verwenden. Dadurch können jüngere Bäume ihren Platz einnehmen. Biberdämme verändern das Ufergebiet, in dem sie angesiedelt sind. Je nach Topographie, Böden und vielen Faktoren verwandeln diese Dämme die Uferränder von Bächen und Flüssen in Feuchtgebiete, Wiesen oder Auwälder. Diese Dämme haben sich als vorteilhaft für eine Vielzahl von Arten erwiesen, darunter Amphibien, Lachse und Singvögel.

In der afrikanischen Savanne prägen die größeren Pflanzenfresser, insbesondere die Elefanten , ihre Umwelt. Die Elefanten zerstören Bäume und machen Platz für die Grasarten. Ohne diese Tiere würde ein Großteil der Savanne zu Wäldern werden . Im Amazonasbecken , Pekaris produzieren und zu pflegen wälzt sich , die von einer Vielzahl von Arten verwendet werden. Australische Studien haben ergeben, dass Papageienfische am Great Barrier Reef die einzigen Rifffische sind, die die Korallen am Riff konsequent abkratzen und reinigen. Ohne diese Tiere wäre das Great Barrier Reef stark belastet.

In der Serengeti fördert das Vorhandensein von ausreichend Gnus in diesem Grasland das Baumwachstum, was wiederum die Wahrscheinlichkeit von Waldbränden verringert. Der Dokumentarfilm The Serengeti Rules dokumentiert dies ausführlich.

Einschränkungen

Obwohl das Konzept der Keystone-Arten einen Wert hat, um besonders starke Interaktionen zwischen den Arten zu beschreiben und eine einfachere Kommunikation zwischen Ökologen und Naturschutzpolitikern zu ermöglichen, wurde es von LS Mills und Kollegen dafür kritisiert, komplexe ökologische Systeme zu stark zu vereinfachen. Der Begriff wurde in verschiedenen Ökosystemen und auf Raubtiere, Beutetiere und Pflanzen (Primärproduzenten) weit verbreitet, mit zwangsläufig unterschiedlichen ökologischen Bedeutungen. Zum Beispiel kann das Entfernen eines Raubtiers es anderen Tieren ermöglichen, bis zu dem Punkt zu wachsen, an dem sie andere Arten auslöschen; Das Entfernen einer Beuteart kann zum Zusammenbruch von Raubtierpopulationen führen oder es Raubtieren ermöglichen, andere Beutearten zum Aussterben zu bringen; und das Entfernen einer Pflanzenart kann zum Verlust von Tieren führen, die davon abhängig sind, wie Bestäuber und Samenverbreiter. Auch Biber wurden als Schlüsselstein bezeichnet, nicht um andere Arten zu fressen, sondern um die Umwelt auf eine Weise zu verändern, die andere Arten beeinflusste. Der Begriff hat daher in verschiedenen Fällen ganz unterschiedliche Bedeutungen erhalten. Laut Mills zeigte Paines Arbeit, dass einige Arten innerhalb eines bestimmten Ökosystems manchmal extrem starke Interaktionen haben können, aber das bedeutet nicht automatisch, dass andere Ökosysteme eine ähnliche Struktur haben.

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

  • Caro, Tim (2010). Schutz durch Stellvertreter: Indikator-, Regenschirm-, Schlussstein-, Flaggschiff- und andere Ersatzarten . Washington, DC: Inselpresse. ISBN 9781597261920.