Die Erforschung der Populationsdynamik gefährdeter Tierarten ist von entscheidender Bedeutung für den Artenschutz. Um effektive Schutzmaßnahmen zu entwickeln, müssen Wissenschaftler verstehen, wo sich diese Tiere aufhalten und wie sie miteinander interagieren. Ein neu entwickeltes Modell, das von Forschern der Staatlichen Universität São Paulo in Brasilien und dem Center for Advanced Systems Understanding (CASUS) am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) erarbeitet wurde, bietet nun wichtige Erkenntnisse zur Mobilität von Tieren und deren Einfluss auf die Dynamik von Populationen. Diese Studie, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Ecology Letters, zeigt, dass die Bewegungen einzelner Tiere und ihre Lebensräume eine entscheidende Rolle für das Überleben und die Entwicklung ganzer Populationen spielen.
Bislang gab es in der Populations- und Bewegungsökologie zwar bedeutende Fortschritte, doch eine theoretische Verbindung zwischen diesen beiden Bereichen fehlte. Dr. Ricardo Martinez-Garcia, der die Nachwuchsgruppe „Dynamics of Complex Living Systems“ am CASUS leitet und Hauptautor der Studie ist, erklärt, dass bereits in den 1950er Jahren erste Versuche unternommen wurden, die Bewegungsmuster von Tieren zu charakterisieren. Allerdings blieben diese Ansätze oft isoliert und konnten nicht die komplexen Wechselwirkungen zwischen Tierbewegungen und Populationsdynamik vollständig erfassen.
Traditionelle Modelle zur Populationsdynamik basieren auf den Arbeiten von Pierre François Verhulst aus dem Jahr 1838 und beschreiben, wie Populationen wachsen, bis sie durch begrenzte Ressourcen wie Nahrung und Lebensraum eingeschränkt werden. Diese Modelle berücksichtigen jedoch nicht die Bedeutung von Tierbewegungen und deren Einfluss auf die Populationsgröße. Dr. Martinez-Garcia stellt fest, dass viele beobachtete Populationsgrößen nicht durch klassische Modelle erklärt werden konnten. Daher war das Team zuversichtlich, dass die Analyse von Bewegungsmustern, die aus Tracking-Daten gewonnen wurden, diese Diskrepanzen aufklären könnte.
Die Forscher haben festgestellt, dass Tiere ihre Lebensräume nicht gleichmäßig nutzen; sie verbringen den Großteil ihrer Zeit in Arealen, die deutlich kleiner sind als das gesamte Verbreitungsgebiet ihrer Art. Technologische Fortschritte in den letzten Jahren haben es ermöglicht, die Bewegungsmuster von Tieren genauer zu erfassen und ihre Aktionsräume zu quantifizieren. Hierbei spielen neue statistische Methoden eine zentrale Rolle, die maßgeblich von Prof. Justin M. Calabrese, einem Mitautor der Studie, entwickelt wurden. Diese Methoden ermöglichen es, Populationsdynamiken auf der Grundlage der Bewegungsmodelle zu prognostizieren, die auch zur Schätzung von Aktionsräumen aus Tracking-Daten verwendet werden.
Ein bedeutender Fortschritt des neuen Modells ist die Berücksichtigung von Interaktionen zwischen mehr als zwei Tieren. Martinez-Garcia hatte bereits 2020 einen Zusammenhang zwischen der tatsächlichen Nutzung des Lebensraums durch einzelne Tiere und der Häufigkeit ihrer Begegnungen gezeigt. Der nächste Schritt bestand darin, die Dynamik auf größere Tiergruppen auszuweiten, was jedoch komplexe Herausforderungen mit sich brachte. Jedes Tier hat ein individuelles Bewegungsverhalten, und die Anzahl möglicher Interaktionen wächst exponentiell.
Das neue „bereichsbezogene logistische Modell“ (range-resident logistic model) führt einen Überfüllungsindex ein, der alle relevanten Informationen über Tierbewegungen und deren Auswirkungen auf Interaktionen zusammenfasst. Rafael Menezes, ein Postdoktorand und Mitautor, erklärt, dass dieser Koeffizient aus Tracking-Daten abgeleitet wird und Hinweise darauf gibt, wie Tiere interagieren – ob sie sich beispielsweise aus dem Weg gehen oder versuchen, mehr Zeit miteinander zu verbringen.
Die Ergebnisse des Modells zeigen, dass die prognostizierten Populationsgrößen je nach Parametern stark variieren können. In einigen Fällen kann das erweiterte Modell eine Populationsgröße vorhersagen, die doppelt so groß ist wie die des klassischen Verhulst-Modells, in anderen Fällen jedoch nur halb so groß. Diese Unterschiede können erhebliche Auswirkungen auf den Artenschutz haben.
Ein praktisches Beispiel, das die Relevanz dieser Forschung verdeutlicht, ist die Untersuchung von Flachlandtapiren in Brasilien. Die Wissenschaftler analysieren, welche Folgen der Bau einer neuen Straße für die Tierpopulation hat und schätzen, wie viele Kollisionen mit Fahrzeugen wahrscheinlich sind. Solche Erkenntnisse sind entscheidend, um die Überlebensfähigkeit der Populationen abzuschätzen und geeignete Schutzmaßnahmen zu entwickeln.
Die Entwicklungen dieser Studie haben das Potenzial, die Art und Weise, wie wir über Populationsdynamik und Artenschutz nachdenken, grundlegend zu
