Individuelle Nischen

Tiere derselben Art nutzen ihre Umwelt nicht zwangsläufig auf die gleiche Weise.

Manche bevorzugen bestimmte Nahrungsgebiete, meiden menschliche Aktivitäten stärker oder suchen immer wieder ganz bestimmte Umweltbedingungen auf.

Lange galten solche Unterschiede eher als normale Schwankungen und weniger als bedeutendes ökologisches Muster. Ein neuer, reproduzierbarer Analyseansatz ermöglicht es Forschern nun, diese Unterschiede mithilfe von GPS-Daten systematisch zu erfassen. Dabei steht nicht mehr nur die gesamte Population im Mittelpunkt, sondern das individuelle Verhalten einzelner Tiere.

Mehr als der Durchschnitt einer Art

Die ökologische Nische beschreibt die Umweltbedingungen, die eine Art zum Überleben und zur Fortpflanzung benötigt. Traditionell wird dieses Konzept auf ganze Arten oder Populationen angewendet. Doch Tiere derselben Art können sich deutlich in ihrem Verhalten, ihrer Ernährung, ihren Bewegungen und ihrer Lebensraumnutzung unterscheiden.

Solche Unterschiede können für das langfristige Überleben einer Population entscheidend sein. Einige Tiere können beispielsweise eine größere Bandbreite an Lebensräumen nutzen oder anders auf Umweltveränderungen reagieren.

Dadurch können sie möglicherweise zur Widerstandsfähigkeit der gesamten Population beitragen.

Der neue Ansatz soll diese individuelle Vielfalt messbar machen, anstatt sie lediglich als statistische Abweichung zu betrachten.

Jedes Tier hat seine eigene Nische

Im Mittelpunkt steht das Konzept der individuellen Nische. Für jedes beobachtete Tier unterscheiden die Forscher zwischen zwei Arten von Umweltbedingungen.

Die potenzielle Nische umfasst die Bedingungen, die dem Tier in dem für es erreichbaren Gebiet zur Verfügung stehen.

Die realisierte Nische beschreibt dagegen jene Bedingungen, die das Tier tatsächlich nutzt.

So lässt sich genauer untersuchen, welche verfügbaren Lebensräume ein Tier bevorzugt und wie stark sich seine Entscheidungen von denen anderer Individuen unterscheiden.

GPS-Daten werden zu Messwerten

Der vollständig in R umgesetzte Workflow verbindet Methoden aus der ökologischen Nischenmodellierung, der Verhaltensökologie und der räumlichen Ökologie. Er besteht grundsätzlich aus drei Schritten: der Aufbereitung der Daten, der eigentlichen Analyse und der Erstellung der Ergebnisse.

Eine wichtige Komponente sind Mixed-Effects-Resource-Selection-Functions. Diese statistischen Modelle ermitteln die durchschnittlichen Lebensraumpräferenzen einer Gruppe und zeigen gleichzeitig, wie stark einzelne Tiere davon abweichen.

Zusätzlich kommen sogenannte Hypervolumen-Analysen zum Einsatz. Dabei werden die verfügbaren Umweltbedingungen eines Tieres als mehrdimensionaler Raum dargestellt. So können Forscher vergleichen, welche Bedingungen verfügbar waren und welche davon tatsächlich genutzt wurden.

Was lässt sich messen?

Der Ansatz liefert verschiedene Kennzahlen zur individuellen Lebensraumnutzung. Die Nischenbreite zeigt beispielsweise, ob ein Tier viele oder nur wenige unterschiedliche Umweltbedingungen nutzt. Die Nischenüberlappung gibt an, wie ähnlich sich die Lebensraumnutzung verschiedener Individuen ist.

Außerdem lässt sich die Wiederholbarkeit bestimmen. Sie zeigt, wie konstant ein Tier seine Lebensraumwahl über einen bestimmten Zeitraum hinweg beibehält.

Gemeinsam ermöglichen diese Messwerte einen systematischeren Vergleich einzelner Tiere. Forscher können dadurch untersuchen, ob Spezialisierungen nur vorübergehend auftreten, dauerhaft bestehen oder von mehreren Individuen einer Population geteilt werden.

Kiebitze als Testfall

Demonstriert wurde der Workflow anhand öffentlich verfügbarer GPS-Daten von 13 Kiebitzen.

Die Bewegungsdaten wurden mit verschiedenen Umweltinformationen kombiniert. Dazu gehörten unter anderem die Verfügbarkeit von Regenwürmern, menschliche Aktivitäten, Pestizidbelastung, Landbewirtschaftung, Bodeneigenschaften und Vegetation.

So konnten die Forscher zunächst bestimmen, welche Umweltbedingungen den einzelnen Vögeln zur Verfügung standen. Anschließend verglichen sie diese mit den Bedingungen, die tatsächlich ausgewählt wurden.

Das Beispiel zeigt, dass individuelle Lebensraumpräferenzen verborgen bleiben können, wenn ausschließlich mit Durchschnittswerten für die gesamte Population gearbeitet wird.

Warum individuelle Unterschiede zählen

Tiere können sich unter anderem in ihren Genen, ihrer Körperform, ihrer Lebensweise, Ernährung und ihrem Verhalten unterscheiden. Individuenbezogene Untersuchungen helfen dabei, besser zu verstehen, wie solche Unterschiede die Reaktion auf Umweltbelastungen und lokale Bedingungen beeinflussen.

Das ist auch für den Naturschutz relevant. Modelle, die individuelle Energiekosten, demografische Entwicklungen, Lebensraumwahl und Merkmale der Lebensgeschichte berücksichtigen, können ein detaillierteres Bild davon liefern, wie Wildtierpopulationen funktionieren.

Außerdem könnten solche Modelle bessere Prognosen ermöglichen, wenn sich Lebensräume verändern, Ressourcen knapper werden oder andere Umweltbelastungen zunehmen.

Für viele Arten geeignet

Obwohl der Workflow am Beispiel von Kiebitzen getestet wurde, ist er nicht auf diese Vogelart beschränkt.

Der Ansatz kann grundsätzlich auch auf andere mobile Tierarten übertragen werden, sofern geeignete GPS-Tracking-Daten vorhanden sind. Dazu könnten zahlreiche Vogel- und Säugetierarten sowie weitere Tiere gehören, die mit modernen Ortungstechnologien überwacht werden.

Der entscheidende Vorteil des neuen Ansatzes liegt darin, dass er die ökologische Forschung über reine Populationsdurchschnitte hinausführt. Statt nur zu fragen, welche Lebensräume eine Art nutzt, können Forscher untersuchen, welche Entscheidungen einzelne Tiere treffen, wie konstant diese Entscheidungen sind und welche Bedeutung die Unterschiede für die Zukunft einer Population haben.