der Vortrag
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FFS
Invasive alien species<br />
Invasive gebietsfremde Arten (IAS) sind die weltweit zweitgrößte Bedrohung<br />
für die biologische Vielfalt (CBD 2011)<br />
i) durch menschliche Einflussnahme verbreitet<br />
ii) hohes ökologisches/ökonomisches Schadenspotenzial<br />
pictures used un<strong>der</strong> Creative Commons licenses (wikimedia.org)<br />
Einleitung
Invasive alien species<br />
<br />
IAS verdrängen/eliminieren oft autochthone Arten<br />
http://pustun.tk/Nile_Perch<br />
Konkurrenz<br />
Prädation/Beweidung<br />
Hybridisierung<br />
Übertragung von Parasiten/Pathogenen<br />
Nordamerika<br />
<br />
<br />
Oncorhynchus mykiss<br />
IAS verän<strong>der</strong>n ökosystemare Prozesse<br />
biologische Invasionen sind häufig irreversibel<br />
Oncorhynchus apache<br />
Carrier<br />
Europa<br />
Einleitung
alien domination tour<br />
Binnengewässer sind beson<strong>der</strong>s durch IAS gefährdet (Sala et al. 2000)<br />
<br />
<br />
mehr als die Hälfte <strong>der</strong> IAS in europäischen Binnengewässern sind<br />
Krebstiere (Karatayev et al. 2009)<br />
ein ökologisch sehr wichtiges Taxon sind Flusskrebse (Decapoda, Astacida):<br />
12 gebietsfremde vs. 3–4 indigene Arten!<br />
Alte<br />
Neue<br />
gebietsfremde Arten<br />
Einleitung
Alte vs. neue Aliens<br />
1. Alte Aliens (Holdich et al. 2009)<br />
vor 1975 freigesetzt<br />
absichtlich für die Aquakultur und Fischerei eingeführt<br />
Invasiv und weitverbreitet<br />
Galizierkrebs<br />
(`Astacus leptodactylus´)<br />
Kamberkrebs<br />
(Orconectes limosus)<br />
Signalkrebs<br />
(Pacifastacus leniusculus)<br />
Einleitung
Alte vs. neue Aliens<br />
2. Neue Aliens (Holdich et al. 2009)<br />
<br />
<br />
<br />
nach 1980 freigesetzt<br />
diverse Einfuhrvektoren: Angelkö<strong>der</strong> (FB), Speisehandel (C), Aquakultur (S),<br />
Aquarienhandel (A)<br />
frühe Invasionsstadien, lokal bis regional verbreitet<br />
Art<br />
NICS<br />
Status<br />
Einfuhrvektor(en)<br />
Invasionsstadium<br />
Mitteleuropäische<br />
Verbreitung<br />
Herkunft<br />
Galizierkrebs Astacus leptodactylus S, C Alt invasiv weitverbreitet Osteuropa<br />
Kamberkrebs Orconectes limosus S Alt invasiv weitverbreitet Nordamerika<br />
Signalkrebs Pacifastacus leniusculus S Alt invasiv weitverbreitet Nordamerika<br />
Yabby Cherax destructor A Neu freigesetzt nicht etabliert Australien<br />
Red claw Cherax quadricarinatus A Neu etabliert lokal Australien<br />
Kalikokrebs Orconectes immunis FB Neu invasiv regional Nordamerika<br />
Kentucky River crayfish Orconectes juvenilis S Neu unklar vorhanden Nordamerika<br />
Virile crayfish Orconectes virilis unklar Neu invasiv regional Nordamerika<br />
Marmorkrebs<br />
White River crayfish Procambarus acutus/P. zonangulus unklar Neu etabliert lokal Nordamerika<br />
(Procambarus fallax f. virginalis)<br />
Kalikokrebs<br />
(Orconectes immunis)<br />
Roter Sumpfkrebs<br />
(Procambarus clarkii)<br />
Floridakrebs Procambarus alleni A Neu unklar unklar Nordamerika<br />
Roter Sumpfkrebs Procambarus clarkii A, C, S Neu invasiv regional Nordamerika<br />
Marmorkrebs Procambarus fallax f. virginalis A Neu invasiv vorhanden Nordamerika<br />
Einleitung
Vom Alien zum Invasor<br />
Biologische Invasionen sind sequenzielle Prozesse:<br />
Transport/ Import<br />
Invasionsstadium/ Zeit<br />
Freisetzung<br />
Etablierung<br />
Invasoren zum Verkauf: Der<br />
abgeschlossene Zoohandel Umgebung als Einfuhr-<br />
/Freisetzungsvektor<br />
Absterben<br />
Was macht Invasoren erfolgreich?<br />
Lebenszyklus-Strategien<br />
Ausbreitung/ neg. Auswirkung<br />
IAS<br />
lokales Vorkommen<br />
ohne neg. Auswirkung<br />
Ökologische Rolle und<br />
Auswirkungen<br />
Fragestellung
Flusskrebse in <strong>der</strong> Aquaristik<br />
• frühe 1990er: absoluter Nischenmarkt<br />
mit sehr wenigen Arten (< 10)<br />
• späte 1990er/ frühe 2000er: <strong>der</strong><br />
„Wirbellosen-Boom“ mit massiver<br />
Propagierung in <strong>der</strong> „Szene“ (z.B.<br />
crusta10.de und Caridina)<br />
• 2005: bereits 74 Arten importiert! (Pekny<br />
und Lukhaup 2005)<br />
• seit 2003: verifizierte Freilandnachweise<br />
von „Aquarienkrebsen“…<br />
Kapitel 1
Der Zoohandel als Einfuhrvektor<br />
<strong>der</strong> Handel mit Flusskrebsen für die Aquaristik ist ein neuartiger Vektor für<br />
die Einfuhr/Freisetzung von Neuen gebietsfremden Flusskrebsen<br />
Warum werden bestimmte Arten freigesetzt (und an<strong>der</strong>e nicht)?<br />
(Determinanten <strong>der</strong> Freisetzungswahrscheinlichkeit)<br />
Prävention/Management des Vektors<br />
Ausmaß <strong>der</strong> Freisetzungen? (Freisetzungsdruck)<br />
Priorisierung des Vektors<br />
Kapitel 1
1) Invasoren zum Verkauf<br />
Hypothese<br />
aus Aquarien freigesetzte Flusskrebsarten werden<br />
(1)häufiger und billiger angeboten und<br />
(2)größer,<br />
als Arten die nicht freigesetzt werden<br />
Methode (Chucholl 2013 BINV)<br />
zwei Datensätze<br />
(1) Information über alle von 2004–2009 verfügbaren Arten<br />
(2) Information über Arten die 2009 via Onlineshops angeboten wurden<br />
Analyse mit binären multiplen Regressionsverfahren<br />
Kapitel 1
1) Invasoren zum Verkauf<br />
Importierte Arten (Chucholl 2013 BINV)<br />
120 Flusskrebsarten<br />
waren verfügbar<br />
20 davon wurden<br />
regelmäßig angeboten<br />
105 Arten sind<br />
potenzielle Carrier <strong>der</strong><br />
Krebspest...<br />
Kapitel 1
1) Invasoren zum Verkauf<br />
Determinanten <strong>der</strong> Freisetzungswahrscheinlichkeit (Chucholl 2013 BINV)<br />
maximalen Körperlänge (TL max<br />
) und<br />
Verfügbarkeit (Av) haben einen<br />
signifikanten Einfluss auf<br />
Freisetzungsstatus<br />
Dataset<br />
Predictor<br />
variables<br />
df LR χ 2 P<br />
all species Av G : 3 37.3
1) Invasoren zum Verkauf<br />
Effekt <strong>der</strong> Körpergröße (Chucholl 2013 BINV)<br />
Große Flusskrebsarten können Aquarien:<br />
(1) Entwachsen<br />
(2) Übervölkern<br />
Nachkommenzahl steigt mit Körpergröße:<br />
Kapitel 1
1) Invasoren zum Verkauf<br />
Ausmaß <strong>der</strong> Freisetzung (Chucholl et al 2012 AI)<br />
<br />
Marmorkrebse (Procambarus fallax f. virginalis)<br />
sind die “jüngste” <strong>der</strong> 12 gebietsfremden<br />
Flusskrebsarten in Europa<br />
<br />
Mk waren niemals im Speisehandel o<strong>der</strong> <strong>der</strong><br />
Aquakultur verfügbar<br />
Alle Freilandnachweise von Mk gehen sehr<br />
wahrscheinlich auf Freisetzungen aus<br />
Aquarien zurück!<br />
Perfekter Modellorganismus<br />
Kapitel 1
1) Invasoren zum Verkauf<br />
Timeline (Chucholl et al 2012 AI)<br />
established<br />
contained in aquaria<br />
introduced<br />
Mk are available in virtually<br />
every fish store<br />
first mention in a<br />
reference book<br />
introduced to<br />
the pet trade<br />
?<br />
Kapitel 1
1) Invasoren zum Verkauf<br />
Verbreitung (Chucholl et al 2012 AI)<br />
<br />
5 von 6 bekannten<br />
Populationen finden<br />
sich in Deutschland<br />
Freisetzungsdruck<br />
<br />
disjunkte, insuläre<br />
Verbreitung<br />
potenzielle Noden<br />
für aktive<br />
Ausbreitung<br />
Kapitel 1
1) Invasoren zum Verkauf<br />
Fazit<br />
<strong>der</strong> Marmorkrebs ist mittlerweile in Europa etabliert<br />
die Ursache für den Etablierungserfolg ist ein andauern<strong>der</strong>, erheblicher<br />
Freisetzungsdruck aus <strong>der</strong> Aquaristik<br />
die Freisetzungswahrscheinlichkeit ist direkt beeinflusst von <strong>der</strong><br />
Verfügbarkeit und Körpergröße einer Flusskrebsart<br />
zur Prävention neuer gefährlicher Freisetzungen aus Aquarien sollte<br />
die Verfügbarkeit von hoch-risiko Arten drastisch gesenkt werden<br />
Kapitel 1
2) Lebenszyklus-Strategien<br />
Welche Arteigenschaften för<strong>der</strong>n Invasivität?<br />
Hypothese<br />
Neue Aliens zeigen Eigenschaften von r-Strategen<br />
r-Strategie<br />
rascher Lebenszyklus<br />
hohe Fekundität<br />
oft kleinbleibend<br />
K-Strategie<br />
langsamer Lebenszyklus<br />
geringe Fekundität<br />
oft großwüchsig<br />
Kapitel 2
2) Lebenszyklus-Strategien<br />
<br />
Kalikokrebs (Orconectes immunis)<br />
heimisch in kühlgemäßigten<br />
Klimazonen (USA, CDN)<br />
Erstfunde Mitte 1990er<br />
hoch-invasiv in <strong>der</strong> Oberrheinebene<br />
(Gelmar et al. 2006; Collas et al. 2011; Chucholl<br />
2012)<br />
Kapitel 2
2) Lebenszyklus-Strategien<br />
<br />
Roter Sumpfkrebs (Procambarus clarkii)<br />
heimisch in warmgemäßigtensubtropischen<br />
Klimazonen (USA,<br />
MEX)<br />
zunehmend auch in kühleren<br />
Klimaten (M-Europa) invasiv<br />
hohes Ausbreitungspotenzial in M-<br />
Europa im Zuge des Klimawandels<br />
(Liu et al. 2011)<br />
(Chucholl 2011 und Zitate darin)<br />
Einleitung
2) Lebenszyklus-Strategien<br />
Methode (Chucholl 2011, 2012 KMAE)<br />
Aufnahme <strong>der</strong> Populationsdynamik in typischen Habitaten<br />
<br />
<br />
<br />
standardisierte Reusenfänge und Handfang<br />
Abschätzung <strong>der</strong> Lebenszyklus-Parameter via Von<br />
Bertalanffys Wachstumsfunktion (VBGF) in FiSAT2<br />
Aufklärung des Reproduktionszyklus<br />
Gonadosomatischer Index (GSI)<br />
reproduktive Form<br />
Fekundität<br />
Kapitel 2
2) Lebenszyklus-Strategien<br />
Ergebnisse & Diskussion (Chucholl 2011, 2012 KMAE)<br />
Art<br />
Status<br />
Asymp. Lebenserw. Geschlechtsreife<br />
[Jahre] leistung [ø´] Fekundität<br />
Wachstums-<br />
max.<br />
CL [mm] [Jahre]<br />
Kalikokrebs invasiv 50 2,4–2,5 0+ (1+) 3,5 495<br />
Roter Sumpfkrebs invasiv 76 6,1–6,6 1+ (2+) 3,4–3,5 597<br />
Signalkrebs invasiv 78 4–11 1+ (2+) NA 242<br />
Kamberkrebs invasiv 55 3–4 1+ NA 538<br />
Edelkrebs indigen 88 7,9–13,0 2+ (3+) 0,6–1,3 282<br />
Dohlenkrebs indigen 55 7,7–14,3 2+ (1+) 0,4–1,1 200<br />
Steinkrebs indigen 50 10,7–12,0 2+ (1+) 0,8 120<br />
beide Arten weisen eine hohe Wachstumsleistung und Fekundität auf<br />
<strong>der</strong> Kalikokrebs ist ein ausgeprägter r-Stratege<br />
beide Arten zeigen Eigenschaften von r-Strategen<br />
Kapitel 2
2) Lebenszyklus-Strategien<br />
Ergebnisse & Diskussion<br />
Roter Sumpfkrebs (Chucholl 2011 KMAE)<br />
Italien*<br />
Ulm<br />
hohe Lebenszyklusplastizität<br />
latitudinal clines<br />
plastischer Reproduktionszyklus<br />
Plastizität för<strong>der</strong>t die Invasivität<br />
des Roten Sumpfkrebses<br />
Ulm<br />
Ulm<br />
RP – recruitment phase, H – hibernation,<br />
OF – ovigerous females, R – reproduction<br />
(mating), GA – great activity<br />
* Gherardi et al. 1999, Scalici und Gherardi<br />
2007<br />
Kapitel 2
2) Lebenszyklus-Strategien<br />
Fazit (Chucholl 2011, 2012 KMAE)<br />
beide Arten verfügen über r-selektierte Arteigenschaften<br />
• Kalikokrebs ist ein extremer r-Stratege<br />
• hohe Wachstumsleistung und Fekundität bei P. clarkii<br />
rasches Populationswachstum<br />
geringe Wirkung zeitl. limitierter Bekämpfungsmaßnahmen<br />
hohe Anpassungsfähigkeit des Roten Sumpfkrebses<br />
Invasivität wurde tendenziell unterschätzt<br />
Kapitel 2
3) ökologische Auswirkungen<br />
Hypothese<br />
Neue NICS haben starke Auswirkungen auf:<br />
(1) an<strong>der</strong>e Flusskrebse<br />
(2) litorale Biozönosen<br />
Methoden<br />
1. Verdrängung zwischen Kalikokrebs (Neuer Alien) und Kamberkrebs<br />
(Alter Alien) (Chucholl et al. 2008 FAL, Chucholl 2012 KMAE)<br />
<br />
<br />
Laborversuche zu aggressiven Interaktionen und Konkurrenz um Deckung<br />
Vergleichende Freilandstudie <strong>der</strong> Reproduktionsbiologie<br />
2. Ökologische Auswirkungen des Roten Sumpfkrebses in Seen<br />
(Chucholl 2013 LIMNOL)<br />
<br />
<br />
Mageninhaltsanalysen<br />
Enclosure-Versuch<br />
Kapitel 3
3) ökologische Auswirkungen<br />
1. Verdrängung zwischen Kalikokrebs und Kamberkrebs<br />
Laborversuche (Chucholl et al. 2008 FAL)<br />
dominant in direkten aggressiven Interaktionen<br />
überlegen in Konkurrenz um Deckung<br />
Freilandstudie (Chucholl 2012 KMAE)<br />
saisonal früherer Schlupftermin<br />
früheres Erreichen <strong>der</strong> Geschlechtsreife<br />
<strong>der</strong> Kalikokrebs ist ein konkurrenzstarker<br />
Invasor<br />
Kalikokrebs mit Jungtieren Ende März<br />
*** = P < 0.001 (Wilcoxon Test)<br />
Kapitel 3
3) ökologische Auswirkungen<br />
2. Ökologische Auswirkungen des Roten Sumpfkrebses<br />
(Chucholl 2013 LIMNOL)<br />
Enclosure-Versuch (3 treatments [control, low, high density] mit je 5 Replikaten)<br />
30l Sediment<br />
10l grober Kies (Substrat f. Dreissena)<br />
4 PVC Röhren (Versteck f. Krebse)<br />
konditioniertes Laub (45g)<br />
Wasserpest (Elodea nuttallii; 60g)<br />
Armleuchteralgen (Chara sp.; 300g)<br />
Tausendblatt (Myriophyllum spicatum; 60g)<br />
Zebramuscheln (Dreissena polymorpha; 66)<br />
Eiför. Schlammschnecken (Radix balthica; 44)<br />
Gr. Schlammschnecken (Lymnaea stagnalis; 4)<br />
Gr. Posthornschnecken (Planorbis corneus; 4)<br />
Kapitel 3
3) ökologische Auswirkungen<br />
2. Ökologische Auswirkungen des Roten Sumpfkrebses<br />
(Chucholl 2013 LIMNOL)<br />
starker top-down Effekt auf:<br />
Süßwasserschnecken<br />
Detritus<br />
kein Effekt auf die Zebramuschel<br />
Three-way ANOVA mit Holm-Sidak<br />
post-hoc Test (Blocknummer und<br />
Orientierung als Kofaktoren: P < 0.05)<br />
Kapitel 3
3) ökologische Auswirkungen<br />
2. Ökologische Auswirkungen des Roten Sumpfkrebses<br />
(Chucholl 2013 LIMNOL)<br />
Effekt auf Makrophyten<br />
Entwurzelung<br />
(Tausendblatt)<br />
Beweidung<br />
(Armleuchteralgen)<br />
kein Effekt auf die<br />
Wasserpest<br />
Verän<strong>der</strong>ung <strong>der</strong><br />
relativen Abundanz<br />
Hinweis auf `invasional meltdown´<br />
Kapitel 3
Schlussfolgerungen<br />
Neue gebietsfremde Flusskrebse gelangen zunehmend durch neue<br />
Einfuhrvektoren, z.B. die Aquaristik, in das Freiland<br />
die Verfügbarkeit von hoch-risiko Arten sollte verringert und <strong>der</strong><br />
Import reguliert werden (Prävention)<br />
r-selektierte Arteigenschaften und Plastizität för<strong>der</strong>n die Invasivität von<br />
Neuen Aliens<br />
Angepasste Risikoabschätzung und Bekämpfungsstrategien<br />
Neue Aliens können Zusammensetzung und Struktur von Biozönosen<br />
gravierend verän<strong>der</strong>n<br />
Berücksichtigung im Management sensibler und<br />
geschützter Lebensräume<br />
Schlussfolgerungen
Vielen Dank!<br />
Prof. Dr. Gerhard Maier<br />
Prof. Dr. Elisabeth K.V. Kalko <br />
Prof. Dr. Manfred Ayasse<br />
Uni Ulm – Institut für experimentelle<br />
Ökologie <strong>der</strong> Tiere<br />
(PD Dr. Marco Tschapka, Dr. Heiko<br />
Bellmann und<br />
allen helfenden Händen)<br />
Uni Ulm – Arbeitsgruppe Biosystematische<br />
Dokumentation<br />
(Prof. Dr. Dieter Waloszek, PD Dr. Andreas<br />
Maas und Gerd Mayer)<br />
Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)<br />
Landesgraduiertenför<strong>der</strong>ung BW
Fragen?
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