• search hit 4 of 5
Back to Result List

Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-opus-25018

Drivers, prerequisites, and consequences of range expansion in Rhinolophus hipposideros

  • Species persistence in the face of rapidly progressing environmental change requires adaptive responses that allow organisms to either cope with the novel conditions in their habitat or to follow their environmental niche in space. A poleward range shift due to global warming induced habitat loss in the south has been predicted for the lesser horseshoe bat, Rhinolophus hipposideros. Theoretical as well as numerous empirical studies link range expansion success to increased dispersal and reproduction rates due to spatial sorting and r-selection resulting from low population densities at the expansion front. R. hipposideros females however are highly philopatric and the species’ life history reflects a K- rather than an r-strategy, encompassing a long life span and limited individual annual reproductive output. I therefore investigated if adaptations in these traits determining range expansion success (dispersal and reproduction) can be observed in this bat species of high conservation concern. Genetic diversity presents a critical factor for adaptive responses to global change, both for range expansion and for coping with novel environmental conditions. I hence explored the genetic diversity levels of European R. hipposideros leading edge populations and their drivers for an assessment of these populations’ evolutionary potential and the development of conservation recommendations. Comparing range expansion traits between an expanding R. hipposideros metapopulation in Germany and a non-expanding one in France revealed that range expansion was associated with an increase in juvenile survival and fecundity, and no decrease in adult survival. These results demonstrate than an increase in reproduction and growth rates is generally possible in R. hipposideros, indicating a potential adaptation (sensu lato) to range expansion. A positive correlation between adult and juvenile survival in the expanding metapopulation suggests higher resource acquisition in the expanding metapopulation, giving rise to the question if the observed demographic changes have a genetic basis or if they are rather induced by differences in environmental conditions between the two metapopulations. Long-term range expansion success requires adaptive evolutionary changes. The relative contribution of the former and that of undirected changes resulting e.g. from differences in resource availability therefore will have to be investigated in more detail in the future to allow predictions about range expansion dynamics in R. hipposideros. The number of individuals within a radius of approximately 60 to 90 km around a population (as a measure of connectivity) was identified as the main positive driver of the studied populations’ genetic diversity. Overall genetic diversity levels in German R. hipposideros populations were found to be reduced compared to populations in France as a legacy of demographic bottlenecks resulting from severe population declines in the mid-20th century. This finding is alarming as future range expansion can be expected to entail a further decrease in genetic diversity. The resulting loss of genetic diversity can be expected to be particularly strong in R. hipposideros due to the detected dependence of genetic diversity on connectivity, because range expansion often results in small and patchy populations. Protecting and ideally re-installing genetic diversity in R. hipposideros leading edge populations therefore presents a conservation goal of utmost importance. To achieve this endeavour, conservation efforts should target the protection of extensive networks of well-connected populations. Geographical concentration of individuals should be avoided and populations in key locations that connect clusters must be protected particularly well to prevent populations from becoming isolated. Continuous, regular monitoring of population trends is also important for a quick registration of disturbances or threats, and the subsequent rapid development of countermeasures to preclude further demographic declines. The reduced levels of genetic diversity in the German metapopulation precluded a reliable quantification of dispersal rates due to the reduced power of discrimination between individuals. While ongoing re-colonization and the establishment of new maternity colonies provide evidence for increased dispersal in the expanding metapopulation, evaluating the expected range expansion velocity of R. hipposideros in relation to the estimated velocity of global warming induced habitat loss will require the confirmation of the existing preliminary dispersal data by employing more genetic markers.
  • Der Fortbestand von Arten trotz rapide fortschreitender Umweltveränderungen erfordert Anpassungsreaktionen von Organismen, die es ihnen ermöglichen, entweder mit den neuen Bedingungen in ihrem Habitat zurecht zu kommen oder abzuwandern und neue, ihren Lebensraumanforderungen entsprechende Gebiete aufzusuchen. Für die Kleine Hufeisennase, Rhinolophus hipposideros, wird eine Arealverschiebung nach Norden in Folge des klimawandelbedingten Lebensraumverlusts im Süden vorhergesagt. Sowohl theoretische als auch zahlreiche empirische Studien stellen eine Verbindung der dafür benötigten erfolgreichen Arealausdehnung mit erhöhten Ausbreitungs- und Reproduktionsraten her. Letztere können durch die Anreicherung dispersiver Phänotypen (spatial sorting) und die Begünstigung von r-Selektion aufgrund geringer Populationsdichten an der Ausbreitungsfront hervorgerufen werden. R. hipposideros Weibchen sind jedoch sehr ortstreu und bringen jährlich nicht mehr als ein Jungtier zur Welt, was die Art zusammen mit ihrer langen Lebensdauer eher als K-Strategen ausweist. Es galt daher herauszufinden, ob in dieser bedrohten Fledermausart eine Anpassung von Ausbreitungs- und Reproduktionsraten beobachtet werden kann. Genetische Diversität ist ein entscheidender Faktor für die Anpasssung an den globalen Wandel, sowohl für Arealerweiterung als auch die Bewältigung neuer Umweltbedingungen. Die Untersuchung der genetischen Diversität von R. hipposideros leading edge Populationen und die Identifikation ihr zugrunde liegender Faktoren stellte somit einen weiteren wichtigen Aspekt dieser Arbeit dar, um das Potenzial der Art für genetische Anpassung abschätzen und entsprechende Empfehlungen für den Artenschutz entwickeln zu können. Der Vergleich von für Arealerweiterung relevanten Merkmalen zwischen einer expandierenden R. hipposideros Metapopulation in Deutschland und einer nicht-expandierenden in Frankreich offenbarte eine erhöhten Überlebensrate von Jungtieren und höhere Fortpflanzungsrate in der deutschen Metapopulation, welche nicht mit einer Reduktion der Überlebensrate adulter Tiere einherging. Diese Ergebnisse zeigen, dass eine Erhöhung von Reproduktions- und Populationswachstumsraten grundsätzlich möglich ist und deuten auf eine Anpassung (im weiteren Sinne) an Arealerweiterung hin. Eine positive Korrelation zwischen der Überlebensrate von Adulten und Juvenilen weist auf eine höherere Ressourcenverfügbarkeit in der expandierenden Metapopulation hin. Es stellt sich somit die Frage, ob die beobachtete Zunahme der Reproduktionsrate genetisch bedingt ist oder vielmehr durch bessere Umweltbedingungen hervorgerufen wird. Um Vorhersagen bezüglich des Ausbreitungserfolgs von R. hipposideros treffen zu können, werden mehr Informationen über die Stärke des jeweiligen Einflusses evolutionärer Anpassungen und ungerichteter Veränderungen auf die beobachteten demographischen Veränderungen benötigt. Konnektivität in Form der Anzahl an Individuen in einem Umkreis von ca. 60 bis 90 km um eine Population wurde als der einflussreichste der untersuchten Faktoren für die Aufrechterhaltung genetischer Diversität identifiziert. Die genetische Vielfalt der deutschen R. hipposideros Populationen wurde im Vergleich zu den untersuchten Populationen in Frankreich in Folge demographischer Bottlenecks durch starke Bestandseinbrüche Mitte des 20. Jahrhunderts als deutlich reduziert eingestuft. Dieser Befund ist alarmierend, da mit einem weiteren Rückgang der genetischen Vielfalt im Verlauf des Arealausbreitungsprozesses zu rechnen ist. Dieser Rückgang wird für R. hipposideros aufgrund der nachgewiesenen Abhängigkeit der genetischen Vielfalt von Konnektivität vermutlich besonders stark ausfallen, da Arealausbreitung meist mit der Bildung kleiner, lückenhafter Vorkommen einhergeht. Die Aufrechterhaltung und idealerweise Wiederherstellung der genetischen Vielfalt von R. hipposideros leading edge Populationen stellt daher ein Naturschutzziel von größter Bedeutung dar. Hierfür ist der Erhalt ausgedehnter Netzwerke von Populationen von besonderer Bedeutung. Es gilt, eine räumliche Konzentrierung von Individuen zu vermeiden, und Populationen an Schlüsselstandorten zu schützen, welche Populationscluster miteinander verbinden, um die geografische Isolierung von Populationen zu verhindern. Regelmäßiges Monitoring der Bestandsentwicklung ist des Weiteren unerlässlich, um schnell negative Einflüsse registrieren und geeignete Gegenmaßnahmen entwickeln zu können um somit weiteren Bestandsrückgängen vorzubeugen. Die Quantifizierung von Ausbreitungsraten war aufgrund der reduzierten genetischen Vielfalt der deutschen R. hipposideros Populationen nicht möglich, da diese die zuverlässige Unterscheidung einzelner Individuen erschwert. Zwar deuten die andauernde Wiederbesiedlung ehemaligen Habitats und die Etablierung neuer Wochenstubenkolonien auf erhöhte Ausbreitungsraten in den deutschen Populationen hin, erlaubt jedoch noch keine Abschätzung der Langszeitkonsequenzen des Klimawandels für den Fortbestand der Art. Hierfür ist eine explizite Einschätzung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von R. hipposideros im Verhältnis zur Geschwindigkeit des klimawandelbedingten Arealverlusts von Nöten, die erst nach Bestätigung der vorliegenden vorläufigen Ergebnisse mit zusätzlichen genetischen Markern erfolgen kann.

Download full text files

Export metadata

Additional Services

Share in Twitter Search Google Scholar
Metadaten
Author: Lisa Lehnen
URN:urn:nbn:de:gbv:9-opus-25018
Title Additional (German):Einflussfaktoren, Voraussetzungen und Konsequenzen der Arealausbreitung von Rhinolophus hipposideros
Referee:Prof. Dr. Gerald Kerth, Prof. Dr. Gareth Jones
Advisor:Prof. Dr. Gerald Kerth
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2019
Granting Institution:Universität Greifswald, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Date of final exam:2018/11/26
Release Date:2019/02/25
Tag:parentage assignment, passive acoustic monitoring, sex ratio
Dispersal, bottleneck, capture-mark-recapture, connectivity, conservation, non-invasive genetics, trade-off
GND Keyword:Ausbreitung, Bioakustik, Fledermäuse, Genetik, Genetische Variabilität, Geschlechterverhältnis, Kleine Hufeisennase, Lebensgeschichte, Naturschutz
Pagenumber:145
Faculties:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Zoologisches Institut und Museum
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 500 Naturwissenschaften