Für Tiere in den Bergen kann die Klimaerwärmung eine einfache, aber folgenreiche Frage aufwerfen: Bleiben oder gehen? Grundsätzlich können Arten versuchen, sich an steigende Temperaturen anzupassen. Oder sie weichen dorthin aus, wo weiterhin jene klimatischen Bedingungen herrschen, an die sie gewöhnt sind.

Bei Schmetterlingen in den Alpen scheint vor allem die zweite Strategie eine wichtige Rolle zu spielen. Zu diesem Ergebnis kommt die Biologin Esme Ashe-Jepson von der Julius-Maximilians-Universität Würzburg. Für ihre Studie untersuchte sie Schmetterlinge entlang eines Höhengradienten im Nationalpark Berchtesgaden in Bayern. Die Arbeit ist in der Fachzeitschrift «Communications Biology» erschienen.

Wärme als Herausforderung

Schmetterlinge sind wechselwarme Tiere. Anders als Säugetiere oder Vögel halten sie ihre Körpertemperatur nicht unabhängig von der Umgebung auf einem weitgehend konstanten Niveau. Lufttemperatur und Sonneneinstrahlung haben deshalb einen erheblichen Einfluss darauf, wie warm ein Falter wird.

Das macht Schmetterlinge zu interessanten Studienobjekten, wenn es um die Folgen des Klimawandels geht. Ashe-Jepson wollte herausfinden, ob sich ihre Fähigkeit zur Temperaturregulation und ihre Hitzetoleranz je nach Höhenlage unterscheiden. Gleichzeitig untersuchte sie körperliche Merkmale wie Flügelgrösse und Färbung und setzte diese mit Veränderungen der Höhenverbreitung in Beziehung.

Insgesamt erfasste die Forscherin 568 Körpertemperaturmessungen von Schmetterlingen aus 36 Arten. Die Untersuchungsflächen lagen zwischen rund 820 und 1825 Metern über Meer. Bei 277 Individuen aus 15 Arten wurde zusätzlich die Hitzetoleranz bestimmt.

Das überraschende Ergebnis: Innerhalb der einzelnen Arten fand die Biologin kaum Hinweise darauf, dass sich die Fähigkeit zur Temperaturregulation oder die Hitzetoleranz entlang des Höhengradienten wesentlich verändert.

Statt Anpassung folgt der Umzug

Deutlicher war hingegen die räumliche Reaktion. Arten, die ihre Körpertemperatur schlechter regulieren können, hatten ihre Verbreitungsgebiete in der jüngeren Vergangenheit stärker nach oben verschoben. Statt sich an einem Standort an höhere Temperaturen anzupassen, scheinen zumindest einige Schmetterlinge dem für sie geeigneten Klima also bergwärts zu folgen.

Das bedeutet allerdings nicht, dass alle Arten gleich auf die Erwärmung reagieren. Körperliche Eigenschaften können mitentscheiden, wie gut ein Falter mit hohen Temperaturen zurechtkommt.

Besonders deutlich wird dies bei der Grösse. In tieferen, wärmeren Lagen konnten grosse Arten hohe Körpertemperaturen besser vermeiden als kleine. Kleine Schmetterlinge tauschen aufgrund ihres Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen Wärme besonders schnell mit ihrer Umgebung aus. Das kann ihre Möglichkeiten einschränken, einer starken Erwärmung entgegenzuwirken.

Auch die Farbe spielt eine Rolle. Dunkle Falter konnten ihre Temperatur unter bestimmten Bedingungen zwar besser regulieren, wiesen insgesamt aber höhere Körpertemperaturen auf als helle Arten. In tieferen Lagen waren die Schmetterlingsgemeinschaften entsprechend stärker von grossen und helleren Arten geprägt, während in höheren Lagen kleine und dunklere Arten häufiger vorkamen.

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Die Gemeinschaft verändert sich

Damit zeichnet die Studie ein Bild, das über einzelne Schmetterlingsarten hinausgeht. Mit zunehmender Erwärmung verändert sich möglicherweise weniger der einzelne Falter als vielmehr die Zusammensetzung der gesamten Artengemeinschaft.

Arten, deren Eigenschaften besser zu warmen Bedingungen passen, können in tieferen Lagen bestehen bleiben oder dort häufiger werden. Andere ziehen sich zunehmend in kühlere Höhen zurück. Langfristig könnten dadurch kleine und dunkle Arten in besonderem Mass unter Druck geraten.

Für Gebirgsarten birgt diese Entwicklung ein grundsätzliches Problem: Nach oben steht nicht unbegrenzt Lebensraum zur Verfügung. Je höher eine Art bereits vorkommt, desto kleiner wird der Raum, in den sie bei weiterer Erwärmung ausweichen kann.

Verbundene Lebensräume werden wichtiger

Die Ergebnisse sind deshalb auch für den Naturschutz relevant. Wenn Arten dem Klimawandel vor allem durch räumliche Verschiebungen begegnen, reicht es nicht aus, lediglich ihre heutigen Lebensräume zu erhalten. Sie müssen auch neue geeignete Gebiete erreichen können.

Gut miteinander verbundene Lebensräume und Wanderkorridore könnten dabei entscheidend sein. Gerade in Bergregionen können Wälder, intensiv genutzte Flächen oder andere ungeeignete Lebensräume wie Barrieren zwischen artenreichen Wiesen wirken. Für kleine Arten mit geringerer Ausbreitungsfähigkeit kann dies zum besonderen Problem werden.

Die Fähigkeit eines Schmetterlings, seine Körpertemperatur zu regulieren, könnte künftig zudem dabei helfen, besonders gefährdete Arten frühzeitig zu erkennen. Arten mit schlechter Thermoregulation zeigten in der Studie stärkere Verschiebungen in höhere Lagen und könnten deshalb empfindlicher auf die weitere Erwärmung reagieren.

Ob dieses Muster nur für Schmetterlinge gilt, ist noch offen. Ashe-Jepson möchte deshalb untersuchen, ob ähnliche Zusammenhänge auch bei anderen Insekten bestehen. Daten zu Heuschrecken und Grillen werden bereits erhoben. Sie könnten zeigen, ob der Weg nach oben für viele Insekten der Berge zu einer immer wichtigeren Antwort auf den Klimawandel wird.