Operation Wallacea-Expedition
Teilnehmer der Operation Wallacea-Expedition auf der Suche nach Amphibien in einem Überschwemmungswald.

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Monitoring the lost world

Langzeituntersuchungen an Amphibien in den Regenwäldern des Guianaschildes


Uralte Steine, nährstoffarme Böden, ausgedehnte Wälder, viel Wasser, wenige Menschen – diese Attribute beschreiben vortrefflich die geologische, organismische, aber auch politische Geschichte einer außergewöhnlichen biogeografischen Region. Es sind eben jene Faktoren, die das Guyanaschild (GS) und seine Wälder formten und deren Schutz und Nutzung auch zukünftig bestimmen werden.

In dieser Region trifft man auf präkambrisches Gestein mit einem Alter von ca. 1,7 Milliarden Jahren. Ferralsole mit ihrer typischen gelblichrötlichen Färbung und Schwarzwassersysteme mit niedrigem pH-Wert prägen das Landschaftsbild. Über ca. 1,6 Millionen km2 der insgesamt ca. 2,7 Mio. km2 großen Gesamtfläche
erstreckt sich nahezu unberührter Regenwald. Die drei größten Flusssysteme Rio Negro, Orinoco und Essequibo entwässern zusammen eine Fläche von ca. 1,3 Millionen km2. In diesem großen Gebiet leben nur ca. 8 Millionen Menschen.

Bereits seit mehr als zehn Jahren arbeiten Senckenberg-Wissenschaftler der Sektion Herpetologie am Standort Dresden in diesen einzigartigen Ökosystemen. In enger Zusammenarbeit mit nationalen wie internationalen Wissenschaftlern sowie Regierungs- und Nichtregierungsorganisationen untersuchen sie dabei die Auswirkungen globaler Wandelprozesse auf die in weiten Teilen noch unzulänglich beschriebene Vielfalt einer der diversesten und gleichzeitig am stärksten bedrohten Wirbeltiergruppen unseres Planeten. So entstand über die Jahre ein kleines Netzwerk permanenter Langzeitmonitoringflächen, denen bei der Beantwortung taxonomischer, ökologischer und naturschutzfachlicher Fragestellungen eine Schlüsselrolle zukommt. Das Spektrum der Untersuchungen reicht dabei von (alpha)taxonomischen Arbeiten, die in der Beschreibung neuer Arten resultieren, über großskalige phylogeografische Analysen in Zusammenarbeit mit internationalen Forscherteams und Weiterentwicklungen ökologischer Konzepte und Theorien bis hin zu angewandten Fragen der Biodiversitäts- und Naturschutzforschung.

Taxonomie und Systematik als Basis eines effektiven Biodiversitätsmonitorings

In der ersten, 1919 durch den amerikanischen Naturforscher William Beebe veröffentlichten Amphibienartenliste für Guyana, eines der Schlüsselländer der  Untersuchungen, werden insgesamt 52 Arten aufgeführt. 2005, wenige Jahre nach Beginn unserer eigenen Forschungsarbeiten, beinhaltete diese Liste bereits 123 nachgewiesene Arten (269 für die gesamte GS-Region). Die aktuellste vorliegende Liste aus dem Jahr 2013 verzeichnet bereits 148 Arten. Die stetig zunehmende Zahl an Neubeschreibungen, zuletzt auch durch die Dresdner Senckenberg-Wissenschaftler, aber auch Revisionen ganzer Artengruppen, lassen erahnen, dass die tatsächliche Artenzahl um eine Vielfaches (Faktor drei) höher liegen dürfte.

Die Inventarisierung der zu überwachenden Vielfalt ist also noch keineswegs abgeschlossen, und so beteiligen sich die Dresdner Forscher neben vielen eher lokal oder regional begrenzten Erfassungen auch an großangelegten sogenannten Barcoding-Initiativen (z. B. Barcoding Amazonian Diversity and Amphibian Species Survey), deren Ziel es ist, die (genetische) Amphibiendiversität der gesamten Großregion zu erfassen.

Diversität bedingt Komplexität: Herausforderungen für Forschung und Naturschutz

Obwohl der Guianaschild zu einem der bislang am wenigsten von menschlichen Aktivitäten beeinflussten Regenwaldgebiete der Erde zählt, entwickelt sich die Region rasant. Der Druck, die vorhandenen natürlichen Ressourcen wie Holz, Gold, Diamanten und Bauxit auszubeuten, wächst stetig. So schreiten Entwaldung und Fragmentierung durch die Aktivitäten großer, multinationaler Holz- und Minenfirmen auch hier voran. Zudem ist eine Zunahme klimatischer Extremereignisse, wie anhaltender Dürreperioden und ungewöhnlicher Überschwemmungen infolge des globalen Klimawandels, zu verzeichnen – mit zum Teil komplexen Auswirkungen für die organismische Vielfalt dortiger Waldökosysteme.

Die Dresdner Forscher untersuchen daher komplexe Wechselwirkungen zwischen verschiedenen anthropogenen Treibern und deren Bedeutung für die Organisation und Zusammensetzung biologischer Gemeinschaften, um daraus Maßnahmen für den Erhalt und Schutz biologischer Vielfalt in tropischen Wäldern ableiten zu können. Hierbei zeigt sich, dass die Untersuchung herkömmlicher und im Naturschutz vielfach angewandter Indikatoren, wie Artenreichtums- und Artendiversitätsindizes, keine hinreichenden Rückschlüsse auf tatsächliche Prozesse und Veränderungen zulässt. Interaktionen zwischen verschiedenen Störungsfaktoren generieren zusätzliche Komplexität, und gestörte Systeme verhalten sich über längere Zeiträume sehr dynamisch. Auch die Staaten der
Kernuntersuchungsregion stehen in der Verantwortung, einen Beitrag zum Erreichen der strategischen Ziele internationaler Abkommen, wie etwa der Convention on Biological Diversity (CBD), zu leisten. Um das zu gewährleisten, ist jedoch zunächst die Etablierung aussagekräftiger Biodiversitätsindikatoren unabdingbar, mit deren Hilfe eine quantitative Erfassung biologischer Vielfalt und deren möglicher Verluste erfolgen kann. Hierzu tragen die Senckenberg-Wissenschaftler durch die Weiterentwicklung und empirische Überprüfung dieser Indikatoren im Rahmen ökologischer Langzeituntersuchungen bei. Zunehmend geraten dabei sogenannte funktionale Diversitätsaspekte in den Mittelpunkt, die es zukünftig auch erlauben werden, die funktionale Integrität von Ökosystemen vor und nach Störungen zu quantifizieren.

Selektiver Holzeinschlag, Iwokrama Forest, Guyana.
Selektiver Holzeinschlag, Iwokrama Forest, Guyana

The road ahead: Akademische Partnerschaften zwischen Wissenschaft und Gesellschaft

Gängige Projektförderinstrumente erlauben nur in den seltensten Fällen Langzeituntersuchungen, die den Zeitraum von üblicherweise drei bis fünf Jahren signifikant überschreiten. Um dennoch Kontinuität in der Erfassung ökologisch wertvoller Daten zu gewährleisten, beschreitet die Dresdner Arbeitsgruppe neue Wege der Zusammenarbeit mit außerwissenschaftlichen Partnern. Dazu zählt etwa die britische Organisation Operation Wallacea, die Wissenschaftler und interessierte Freiwillige mit akademischem Hintergrund zusammenführt, um konkrete Naturschutzfragestellungen direkt am Ort des Geschehens zu bearbeiten. Zusammen mit zahlreichen lokalen Partnern, wie dem Iwokrama International Centre for Rainforest Conservation and Development, dem WWF Guianas Program, der Guiana Shield Facility oder etwa dem von der KfW geförderten Länderprogramm Guyana der Zoologischen Gesellschaft Frankfurt, können somit wichtige Monitoringaufgaben durchgeführt werden. Dies trägt langfristig zur Etablierung geplanter überregionaler Schutzgebiete bei, wie etwa dem erst kürzlich von Vertretern des United N ations Environment Programme (UNEP) vorgeschlagenen Guiana Shield Biodiversity Corridor. 

Autor*innen

Mitarbeiterfoto
PD Dr. Raffael Ernst
studierte Biologie an den Universitäten Mainz, Marburg und Würzburg, wo er 2006 über die Gemeinschaftsökologie tropischer Amphibien promovierte. Nach zweijährigem wissenschaftlichen Volontariat am Staatlichen Museum für Naturkunde Stuttgart und dreijähriger Tätigkeit am Fachgebiet Biodiversitätsdynamik der TU Berlin leitet er nun seit 2010 die Sektion Herpetologie an den Senckenberg Naturhistorischen Sammlungen Dresden. Seine Forschungsschwerpunkte sind neben taxonomischen Arbeiten zu tropischen Amphibien und Reptilien Südamerikas und Afrikas primär gemeinschaftsökologische Untersuchungen und integrative Studien zur Biodiversitätsdynamik dieser Organismengruppe.

Herpetologist by passion and tropical ecologist by training (or vice versa) I have been heading the herpetology section at the Senckenberg Natural History Collections Dresden since 2010. As animal ecologist I am interested in how phylogeny and ecology drive patterns of functional diversity in biological communities and how elucidating underlying processes can guide conservation management decisions. I have been engaged in tropical research, particularly in the Neo- and Afrotropics, for over two decades.

1992/93 Onalaska High-School, WI, USA
Scholarship of the Parlamentarische Patenschafts-Programm (PPP) German Bundestag – US Congress

1997 – 2001 Universities of Mainz, Marburg and Würzburg,
Dipl. Biol. Univ., Department of Animal Ecology and Tropical Biology Julius-Maximilians-University Würzburg (chair: Prof. Dr. K.E. Linsenmair)

2002 – 2006 University Würzburg
Dr. rer. nat., Department of Animal Ecology and Tropical Biology (supervision: Prof. K.E. Linsenmair, PD M.-O. Rödel University Würzburg & Prof. W. Hödl, University Vienna) – DAAD-Promotionsstipendium

2005 – 2007 Staatliches Museum für Naturkunde Stuttgart,
Scientific intern, Department of Zoology Forschungsmuseum Schloss Rosenstein

2007 – 2010 Technische Universität Berlin
Scientific assistant – Postdoctoral researcher, Department of Biodiversity Dynamics, (chair: Prof. Dr. F. Dziock)

2010 –Senckenberg Natural History Collections Dresden
Curator – Museum of Zoology, Section Herpetology

2014 Technische Universität Berlin
Habilitation – Fakultät VI, Institute of Ecology, Prof. I. Kowarik
Facultas docendi: Biodiversity Dynamics & Ecosystem Science

 

Honorary positions

Board member Society for Tropical Ecology

International Herpetological Committee (2012 -2016)

Associate Editor Amphibia Reptilia

Associate Editor Ecotropica

Associate Editor Vertebrate Zoology

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