Mit dem Klimawandel erwärmen sich nicht nur Ozeane und Landflächen, sondern auch Flüsse, Seen und Bäche – mit dramatischen Auswirkungen auf die aquatischen Ökosysteme. Ein internationales Forschungsteam der Universität Duisburg-Essen (UDE) hat nun die umfassendste, frei zugängliche Datenbank zur Hitzetoleranz von Süßwasserorganismen veröffentlicht: ThermoFresh. Sie umfasst 6.825 Einträge zu 931 Arten aus 572 Studien weltweit (1900–2023) und deckt erstmals detailliert Wirbellose wie Insektenlarven, Krebse und Würmer ab. Die Datenbank hilft Behörden, Wasserwirtschaft und Naturschützern, gefährdete Arten frühzeitig zu identifizieren und Schutzmaßnahmen zu planen, um Ökosysteme vor dem Kippen zu bewahren. Die Ergebnisse erscheinen in der Fachzeitschrift Scientific Data (DOI: 10.1038/s41597-025-05832-w).
ThermoFresh: Ein globaler Frühwarnatlas für aquatische Arten
ThermoFresh kompiliert Daten zu thermischer Toleranz – insbesondere kritische Temperaturschwellen (CTmax/CTmin) und letale Grenzen (LTmax/LTmin/LT50) – für 470 Wirbellose und 461 Fischarten, davon 666 rein süßwasserbewohnend und 73 in Brackwasser. Die Sammlung basiert auf der Harmonisierung bestehender Datenbanken (z. B. GlobTherm, Leiva et al.) sowie neuen Suchen in Englisch, Chinesisch, Spanisch, Französisch und Deutsch, die geographische Bias reduzieren und vor allem Invertebraten (z. B. 322 Insektenarten) stärken. Über 90 Prozent der Einträge enthalten Details zu Probengröße, Akklimation und Entwicklungsstadium; 65 Prozent zu Fehlerquellen. Die Daten stammen aus 1.082 Standorten, hauptsächlich Europa und Nordamerika (65,6 Prozent), und berücksichtigen zusätzliche Stressfaktoren wie Sauerstoffmangel oder Schadstoffe in 505 Tests.
„Durch unseren Weltatlas der Hitzetoleranz wissen wir jetzt deutlich genauer, welche Arten besonders gefährdet sind, wenn die Wassertemperaturen steigen“, erklärt Ökotoxikologin Helena Bayat, Doktorandin im Sonderforschungsbereich RESIST an der UDE und Erstautorin der Studie. „Unsere Flüsse sind wie Frühwarnsysteme für den Klimawandel. Wenn Arten wie die Quappe oder der Bachflohkrebs verschwinden, zeigt uns das, dass auch die Wasserqualität für uns Menschen in Gefahr ist.“
Die Datenbank ist multilingual (Englisch, Deutsch, Französisch, Spanisch, Chinesisch) und frei verfügbar über GitHub (https://github.com/hsbayat/ThermoFresh) sowie Zenodo, inklusive CSV-Dateien, integriertem Code und Metadaten zu Taxonomie (via Open Tree of Life), Geolocation und Klimazonen (z. B. Köppen-Geiger-Klassifikation).
Gefährdete Arten in deutschen Gewässern: Quappe, Krebs und Wurm als Indikatoren
Besonders empfindlich sind heimische Arten wie die Quappe (Lota lota), die in Deutschland als gefährdet gilt und nur in kühleren, sauberen Gewässern überlebt. Der Bachflohkrebs (Gammarus fossarum) und der Dreieckstrudelwurm (Dugesia gonocephala) dienen als Bioindikatoren für guten ökologischen Status: Sie filtern Nährstoffe, halten Gewässer sauber und bilden die Basis der Nahrungskette. „Geht ihr Bestand zurück, werden ganze Nahrungsketten und Nährstoffkreisläufe zerstört, das Ökosystem kann kippen“, warnt Bayat. „Für den Menschen büßen die Gewässer dann nicht nur ihren Erholungswert ein, auch der Nutzen, zum Beispiel als Kühlwasser für die Industrie oder als Trinkwasser, geht verloren.“
Die Studie hebt hervor, dass Süßwasserökosysteme – trotz nur 3 Prozent der Erdoberfläche – über 50 Prozent der bekannten Fischarten und ein Drittel der Wirbeltiere beherbergen. Erwärmung durch Klimawandel, thermische Einleitungen (z. B. aus Kraftwerken) und indirekte Effekte wie Flussintermittenz bedrohen diese Vielfalt massiv. ThermoFresh ermöglicht präzise Vulnerabilitätsanalysen, z. B. für Artenverschiebungen oder Interaktionen mit Schadstoffen, und adressiert Lücken in früheren Kompilationen, wo Invertebraten unterrepräsentiert waren.
Praktischer Nutzen: Von Renaturierung bis Risikoabschätzung
ThermoFresh unterstützt evidenzbasierte Entscheidungen: Behörden können Renaturierungsprojekte priorisieren, die Ausbreitung invasiver Arten im Wärmestress besser prognostizieren oder Risiken von Kühlwassereinleitungen bewerten. Die Methodik – standardisierte Extraktion mit Plot Digitizer, Outlier-Korrekturen und R-basierte Geoverarbeitung – gewährleistet hohe Qualität, mit 20,8 Prozent doppelt validierten Datensätzen. Zukünftige Updates planen Automatisierung und Kollaborationen für unterrepräsentierte Regionen.
„Die Datenbank ist ein Werkzeug, um präventiv zu handeln und Ökosysteme resilient zu machen“, betont Bayat. „Sie zeigt: Ohne Schutzmaßnahmen droht ein Dominoeffekt, der nicht nur Arten, sondern ganze Gewässerstrukturen betrifft.“
Referenz und Zugang
Die Studie „Global thermal tolerance compilation for freshwater invertebrates and fish“ von Bayat et al. wurde in Scientific Data veröffentlicht (DOI: 10.1038/s41597-025-05832-w). Volltext: https://www.nature.com/articles/s41597-025-05832-w. Daten: https://github.com/hsbayat/ThermoFresh.
ThermoFresh markiert einen Meilenstein in der Klimaforschung und unterstreicht die Dringlichkeit, aquatische Habitate zu schützen – für Biodiversität und menschliches Wohlergehen.
