BufoPestClim: Einfluss von Pestiziden und Klimaerwärmung auf die Entwicklung von Amphibien

Amphibien sind die am meisten gefährdeten Wirbeltierarten. Ihre Artenzahl verringert sich weltweit, was auf verschiedene Ursachen wie Habitatverlust, Krankheiten, Prädatoren und Konkurrenz, Umweltverschmutzung, Pestizide und Klimawandel zurückzuführen ist (Araujo et al. 2006, Relyea 2005b, Pounds et al. 2006; Wake und Vredenburg 2008). Das Global Amphibian Assessment gibt neben Habitatverlust die Umweltverschmutzung als zweitgrößte Ursache für den weltweiten Amphibienrückgang an. Ein zunehmendes Interesse an der Erforschung der Wirkung von landwirtschaftlichen Praktiken auf Amphibien ist zu beobachten (Relyea 2005a; Wake und Vredenburg 2008). Jedoch bezieht sich der Großteil dieser Studien meist nur auf einen Faktor, wohingegen Amphibien in ihrer natürlichen Umgebung mehreren Faktoren gleichzeitig ausgesetzt sind. Im geplanten Projekt wollen wir die Auswirkungen von globaler Erwärmung unter Anwendung des weltweit häufigsten Herbizids (Roundup) auf eine der häufigsten Amphibienarten in Europa, die Erdkröte (Bufo bufo), untersuchen. Unseres Wissens befassten sich bisher nur drei Studien mit dem kombinierten Effekt von Erwärmung und Herbiziden in den USA und in Australien (Rohr und Palmer 2013, Broomhall 2004). Jedoch ist nichts darüber bekannt, wie sich die Kombination von Erwärmung und Herbiziden auf europäische Amphibien auswirkt.
Obwohl die Anwendung von Herbiziden in Gewässern nicht erlaubt ist, zeigen uns Beobachtungen eine regelmäßige Verwendung in der Nähe von Flüssen und Seen zur Vernichtung invasiver Pflanzen im Uferbereich oder vorgegebene Distanzen zu Gewässern während landwirtschaftlicher Tätigkeiten werden einfach ignoriert. Überdies gelangen Herbizide aus den agrarwirtschaftlichen Flächen durch Auswaschung während heftiger Regenfälle oder durch Winderosion in Gewässer.

Die Ziele unseres Projektes sind, einzelne und kombinierte Effekte von Erwärmung und/oder verschiedenen Herbizidkonzentrationen auf die Entwicklung von Erdkröteneiern zu untersuchen.
Folgende drei Hypothesen werden geprüft:
1. Bei Erhöhung der Wassertemperatur steigt auch die Geschwindigkeit der Eientwicklung.
2. Höhere Konzentrationen von Herbizid führen zu geringeren Überlebensraten als niedrige Konzentrationen.
3. Bei Kombination von Erwärmung und Herbizidzugabe sind die Überlebensrate und das Wachstum niedriger als nur unter einem dieser Faktoren, da Amphibien multiplen Stressfaktoren ausgesetzt sind. Andererseits könnte bei geringen Herbizid-Konzentrationen die durch die Erwärmung beschleunigte Embryonal- und Larvalentwicklung die Dauer der Einwirkung von Herbiziden verkürzen.
Die Hypothesen werden in aquatischen Mikrokosmen in Klimaschränken während einer Saison an Erdkröten getestet. Die Erdkröte ist die größte und am weitesten verbreitete Krötenart in Österreich. Weibchen erreichen bis zu 8 cm Körperlänge, Männchen circa 6,5 cm. Sie lebt in Habitaten bis zu 2000 m Seehöhe (www.herpetofauna.at). Die Erdkröte gehört, wie alle heimischen Amphibienarten zu den gefährdeten Arten (http://www.umweltbundesamt.at/umweltsituation/naturschutz/artenschutz/oasis). Die Eiablage beginnt im Frühling (circa im März) bei Wassertemperaturen über 6°C. Ein Weibchen kann bis zu 6000 Eier pro Saison legen, aus denen abhängig von der Durchschnittstemperatur nach wenigen Tagen bis Wochen die Kaulquappen schlüpfen.
Das Hauptziel des Projektes ist es, Wechselwirkungen zwischen Pestiziden und Erwärmung und deren Wirkung auf die Entwicklung von Erdkröten aufzuzeigen. Dies ist einerseits für die Grundlagenforschung interessant, hat jedoch auch wichtige Folgen für den angewandten Bereich. Die Untersuchungen sollen Einblick geben in die Reaktion einer gefährdeten Fauna auf die landwirtschaftliche Bewirtschaftung und auf den gleichzeitig stattfindenden Klimawandel.

siehe auch Abschnitt \"Details - Möglichkeit der Verwertung der Forschungsergebnisse\"

Die derzeitigen Auswirkungen von Klimaerwärmung auf Pestizide sind schwer vorauszusagen, da Veränderungen in der Temperatur Einfluss auf den Einsatz von Chemikalien, deren Aufnahme, Ausscheidung, Biotransformation, Schicksale, Transport und Bioverfügbarkeit haben. Das geplante Projekt soll aufzeigen, wie wichtig der Erklärungsbedarf ist, wenn zum Thema Einfluss von Klimaerwärmung auf die Toxizität von Verunreinigungen und ihre Wirkung auf Amphibien ein genaues Risiko abzuschätzen ist.
Die komplexen Interaktionen von Erwärmung und Pestiziden sind kaum erforscht. Ergebnisse dazu sind deshalb interessant für die Wissenschaftswelt und Politikmacher, wenn man ungewollte Auswirkungen von Pestiziden unter zukünftigen Klimaszenarios betrachtet. Die Ergebnisse spielen auch für die agrochemische Industrie eine große Rolle, die das Risiko ihrer Produkte auf die Umwelt einschätzen muss. Da Amphibien wichtige Zeigerarten für aquatische Ökosysteme sind und eine wichtige Rolle in der Biokontrolle, als Nahrungsquelle für Vögel und für den Umweltschutz haben, haben die Ergebnisse des geplanten Projektes umfassende Bedeutung in verschiedenen ökologischen und gesellschaftlichen Aspekten.