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Schmetterlinge für Anfänger 

Wie Parnassius Apollo und andere Schmetterlinge den Klimawandel bewältigen

Posted By: Lisa Marie Mahlknecht 3955 Views 0 Comment , ,

Der Klimawandel ist eine der größten Herausforderungen unseres Jahrhunderts. Zusammen mit der Zerstörung von Lebensräumen sind sie die Hauptursachen für die globale Krise der Artenvielfalt. Es gibt mehr Arten, die vom Aussterben bedroht sind als je zuvor. Viele Studien zeigen, dass Schmetterlinge zu den Arten gehören, die am stärksten auf den Klimawandel reagieren, in der Regel in Form von Verschiebungen des Verbreitungsgebiets nach Norden oder in die Höhe. Der Klimawandel wirkt sich auf ihre Lebenszyklen, Flugzeiten, wichtige Interaktionen und letztlich auf ihr Überleben aus.

Parnassius apollo ist ein exemplarischer Fall für diese Herausforderungen. Seit der ersten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts sind die Populationen von P. apollo in mehreren europäischen Ländern zurückgegangen und selten geworden oder ausgestorben. Die Hauptursachen für einen solchen Rückgang sind anthropogener Natur, wie z.B. unzureichende Bewirtschaftung, Umweltverschmutzung, Tourismus, Sammeln oder Lebensraumverlust. Aber auch die Empfindlichkeit der Art gegenüber Lebensraumveränderungen und dem Klimawandel spielt eine entscheidende Rolle.

Sensible Metamorphose

Schmetterlinge durchlaufen während ihres Lebenszyklus eine Reihe von schnellen und dramatischen Verwandlungen. Diese Metamorphose reagiert empfindlich auf klimatische Veränderungen, da die Verwandlung von einem Stadium zum nächsten synchron mit den Rhythmen der Natur verläuft und vielen anderen natürlichen Zyklen ähnelt. Viele Schmetterlinge sind besonders empfindlich gegenüber warmen Umgebungen. So ist ein geringer, für den Menschen nicht wahrnehmbarer Temperaturanstieg für Schmetterlinge von entscheidender Bedeutung. Er hat neue Muster in ihrem Metamorphoseprozess ausgelöst und die Kreaturen sogar aus ihren heimischen Lebensräumen vertrieben.

Eine der Möglichkeiten der Anpassung von Arten ist die Änderung der Jahreszeit, zu der sie aktiv sind. Ein solches Timing der Ereignisse im Lebenszyklus wird als „Phänologie“ bezeichnet. Wenn Arten also früher im Jahr aktiv werden, spricht man von einer „fortschreitenden Phänologie“. Bei einer Vielzahl von Schmetterlingen und Nachtfaltern wurden solche Fortschritte in gewissem Umfang beobachtet.

Studien zeigen, dass Arten mit flexibleren Lebenszyklen eher von einem früheren Auftauchen aufgrund des Klimawandels profitieren können. Einige Arten sind in der Lage, sich zweimal oder öfter pro Jahr von der Raupe zum Schmetterling zu entwickeln, so dass ein Populationswachstum stattfinden kann. Es gibt jedoch auch andere Arten, die weniger flexibel sind und sich auf einen einzigen Fortpflanzungszyklus pro Jahr beschränken. Sie haben keinen Vorteil davon, früher zu schlüpfen. Außerdem werden Arten, die sich auf einen bestimmten Lebensraumtyp spezialisiert haben, durch eine fortschreitende Phänologie eher geschädigt.

Schmetterlinge auf dem Vormarsch

Als Folge der Klimaerwärmung sind einheimische Schmetterlinge auf der ganzen Welt auf dem Vormarsch. Sie verlassen ihre Heimat und gehen an Orte mit kühleren Temperaturen. Lange Wanderungen bergen eine Menge Gefahren. Manchmal machen die Hindernisse auf einem Weg einen Umzug unmöglich, was uns zu der Rolle des Menschen im Leben der Schmetterlinge bringt. Die Zerstückelung des Lebensraums durch die Landentwicklung in Verbindung mit dem Klimawandel bedroht das Überleben der Schmetterlinge, da sie keine sicheren Zwischenstationen mehr finden, an denen sie sich ausruhen und ihre Energie auffüllen können.

Diese Migration ist besonders in Bergregionen zu beobachten. So zeigen Studien, dass sich die Verbreitung von Schmetterlingen in den Ostalpen deutlich und kontinuierlich in höhere Lagen verlagert. Da diese Veränderungen von Art zu Art unterschiedlich sind, könnten sie zu schwerwiegenden Veränderungen der Lebensgemeinschaften mit möglichen Auswirkungen auf die Interaktionen und den Wettbewerb der Arten führen. Besonders besorgniserregend sind Arten mit geringer Ausbreitungsneigung, da sie in der Regel über viele Generationen in einem Lebensraum verbleiben.

Die Populationen von Parnassius apollo sind klein und isoliert und ihre Verbreitung ist auf Gebirgszüge beschränkt. Der globale Klimawandel verändert die Struktur ihrer Lebensräume und führt dazu, dass sich Pflanzenarten in Richtung der Berggipfel bewegen. Das verändert die biotischen Interaktionen zwischen Insekten und Pflanzen. Der Klimawandel wirkt sich auch direkt auf die Verteilung der Arten aus, wobei sich die Höhenverteilung der Parnassius-Arten in den Bergen nach oben verschiebt. Doch Gebirgszüge sind endlich und selbst die höchsten Berge stellen für Parnassius ökologische und evolutionäre Grenzen dar.

Eine Art schützen, um alle anderen zu schützen

Mit dem fortschreitenden Klimawandel werden Schmetterlinge möglicherweise nicht mehr mit uns leben können. Durch unseren rücksichtslosen Umgang mit ihren Lebensräumen können wir diese fröhlichen und schönen Geschöpfe verlieren. Doch der Schutz der Schmetterlinge vor dem Klimawandel ist nicht nur um ihrer Schönheit willen wichtig. Schmetterlinge spielen eine wichtige Rolle in unseren Ökosystemen. Ihre Raupen verzehren große Mengen an Pflanzen und dienen als Beute für andere Arten. Sie fungieren auch als Bestäuber einer Vielzahl von Pflanzenarten. Die Vernichtung von Schmetterlingen könnte zu unvorhersehbaren kumulativen Auswirkungen auf andere Arten im Ökosystem führen.

Parnassius apollo fungiert als Schirmart für den Schutz der Artenvielfalt auf der Ebene der Ökosysteme und der Lebensraummosaike. Durch den Schutz der Art selbst werden auch andere Arten und Lebensräume, die mit ihr verbunden sind, geschützt.

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Schmetterlinge für Anfänger 

Jak jasoň červenooký a další motýli reagují na změnu klimatu

Posted By: Lisa Marie Mahlknecht 197 Views 0 Comment , ,

Změna klimatu je jedna z největších výzev našeho století. Společně s destrukcí habitatů je hlavním hybatelem krize globální biologické rozmanitosti. Vyhynutí hrozí více druhům než kdykoli předtím. Mnohé studie ukazují, že motýli patří mezi druhy, které nejcitlivěji reagují na klimatické změny, obvykle v podobě posunu areálu výskytu směrem na sever nebo do vyšších poloh. Změna klimatu ovlivňuje jejich životní cykly, dobu letu, základní interakce a v tím pádem i přežití.

Jasoň červenooký je ukázkovým případem těchto problémů. Od první poloviny dvacátého století populace jasoně v několika evropských zemích poklesly a motýl se tak v těchto zemích stal vzácným nebo vyhynulým. Hlavní příčiny takového úbytku jsou antropické (zapříčiněné lidmi) a jde například nedostatečnou pastvu, znečištění, turistiku, sběr jedinců jasoně nebo ztrátu stanovišť. Zásadní roli však hraje citlivost druhů na změny stanovišť a změny klimatu.

Citlivá proměna

Motýli procházejí během svého života řadou rychlých a dramatických proměn. Tato metamorfóza je citlivá na klimatické změny, protože přechod z jedné fáze do druhé je synchronní s rytmem přírody a podobá se mnoha jiným přírodním cyklům. Mnoho motýlů má zvláštní citlivost na teplé prostředí. Mírné zvýšení teploty, které člověk nepostřehne, má pro motýly zásadní význam. To vyvolalo nové zákonitosti v procesu jejich metamorfózy a dokonce vyhnalo tyto tvory z jejich původního prostředí.

Jedním ze způsobů adaptace druhů je změna období v roce, kdy jsou aktivní. Takovému načasování událostí v životním cyklu se říká „fenologie“, takže když druhy začínají dříve v roce, říká se, že „postupují ve své fenologii“. Posuny byly do určité míry pozorovány u celé řady motýlů a můr.

Studie ukazují, že druhy s flexibilnějším životním cyklem mají větší pravděpodobnost, že budou mít prospěch z časnějšího nástupu začátku jejich životního cyklu způsobeného změnou klimatu. U některých druhů proběhne celý cyklus dvakrát nebo i vícekrát za rok, což způsobí nárust populace. Existují však i jiné druhy, které jsou méně flexibilní a mají jen jeden reprodukční cyklus za rok. Ćasnější začátek životního cyklu tak pro ně není žádným benefitem. Navíc druhy, které se specializují na jeden konkrétní typ stanoviště, jsou spíše poškozovány posunutou fenologií.

Motýli v pohybu

V důsledku oteplování klimatu se v současné době motýli původní v určité oblasti stěhují po celém světě. Opouštějí své domovy a odlétají do míst s nižšími teplotami. Dlouhé migrace s sebou nesou mnohá nebezpečí. Někdy znemožňují pohyb nejrůznější překážky na trase, což nás přivádí k roli člověka v životě motýlů. Fragmentace biotopů způsobená zástavbou v kombinaci se změnou klimatu ohrožuje přežití motýlů, protože je připravuje o zastávky, kde mohou bezpečně odpočívat a doplňovat energii.

Tato migrace je patrná zejména v horských oblastech. Studie ukazují výrazné a stálé posuny rozšíření motýlů ve východních Alpách směrem do vyšších nadmořských výšek. Vzhledem k tomu, že se tyto změny u jednotlivých druhů liší, mohou vést k závažným změnám společenstva s možnými dopady na vzájemné vztahy a konkurenci druhů. Obavy vyvolávají zvláště druhy s malou tendencí ke stěhování, protože obvykle zůstávají na jednom stanovišti po mnoho generací.

Populace jasoně červenookého jsou obecně malé a izolované a jejich rozšíření je omezeno na jednotlivá horská pásma. Globální změna klimatu mění strukturu jejich stanovišť a způsobuje, že se rostlinné druhy posouvají na horské vrcholy. To mění biotické interakce mezi hmyzem a rostlinami. Klimatické změny mají přímý vliv i na rozšíření druhů, kdy se výškové rozšíření druhů rodu Parnassius v horách posouvá směrem vzhůru. Pohoří jsou však konečná a i nejvyšší hory mají pro druhy rodu Parnassius ekologické a evoluční limity.

Ochrana jednoho druhu za účelem ochrany dalších druhů

S pokračující změnou klimatu se může stát, že s námi motýli nebudou moci žít. Kvůli našemu bezohlednému zacházení s jejich biotopy můžeme o tyto radostné a krásné tvory přijít. Ochrana motýlů před změnou klimatu je však důležitá nejen kvůli jejich kráse. Motýli totiž hrají důležitou roli v našich ekosystémech (ekosystém = ucelená část přírody). Jejich housenky spotřebovávají velké množství rostlin a slouží i jako potrava pro jiné druhy živočichů. Působí také jako opylovači celé řady rostlinných druhů. Úbytek motýlů může mít za následek nepředvídatelné kumulativní účinky na ostatní druhy v ekosystému.

Jasoň červenooký působí jako tzv. deštníkový druh (zastřešující druh) pro ochranu biologické rozmanitosti na úrovni ekosystémů a mozaiky stanovišť. Ochranou tohoto druhu jsou tak chráněny i další druhy a stanoviště, na nichž žijí.

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Die Auswirkungen des Klimawandels auf den Parnassius-Apollo-Schmetterling

Posted By: Maureen 589 Views 0 Comment ,

Geschrieben von Maureen Nieuwschepen

Dieser Artikel ist der zweite in einer zweiteiligen, wissenschaftlich fundierten Serie über Parnassius apollo.

Weltweite Auswirkungen des Klimawandels – veränderte Wettermuster und sich verschiebende Temperaturbereiche

Der Klimawandel, der durch den Anstieg der Treibhausgase verursacht wird, führt zu veränderten Wettermustern und einer Zunahme extremer Wetterereignisse weltweit (Scott, 2016), insbesondere zu einer Zunahme der täglichen Temperatur- und Niederschlagsextreme. Zum Beispiel hat die Zahl der täglichen Rekordtemperaturen in Europa im Vergleich zu den täglichen Rekordtiefsttemperaturen zugenommen, und dieses Verhältnis wird in Zukunft voraussichtlich noch zunehmen (Ummenhofer & Meehl, 2017). Mit dem Anstieg der Lufttemperatur wird sich auch die Wasserspeicherkapazität der Luft verändern und die Niederschlagsmuster beeinflussen. Starke Niederschlagsereignisse und die Dauer von Trockenperioden nehmen zu und werden in Zukunft voraussichtlich an Intensität zunehmen (Scott, 2016), was sich negativ auf die Produktion terrestrischer Ökosysteme in allen Biomen auswirkt (Zhang et al., 2013). Andere Auswirkungen des Klimawandels, die terrestrische Ökosysteme erheblich beeinträchtigen, sind zum Beispiel eine erhöhte Anzahl von Hitzewellen und Waldbränden (Ummenhofer & Meehl, 2017).

Speziell in Europa hat der Klimawandel zu einem früheren Einsetzen des Sommers geführt, mit einer Veränderung von ~10 Tagen zwischen 1960 und 2000 (Cassou & Cattiaux, 2016). Die prognostizierten Auswirkungen des Klimawandels auf das terrestrische Europa sehen düster aus. Europa unterliegt nicht nur den weltweiten Trends bei den durch den Klimawandel verursachten Wettereffekten, wie der Zunahme von Niederschlagsextremen und der Schwere von Dürren, sondern steht laut Klimavorhersagemodellen auch vor einzigartigen Herausforderungen (Carvalho et al., 2021). Die Durchschnittstemperaturen haben sich im Vergleich zum globalen Durchschnitt fast verdoppelt (Harris et al., 2014). Dieser Trend wird sich voraussichtlich auch in Zukunft fortsetzen, mit dem höchsten relativen Temperaturanstieg in Iberien, dem Mittelmeerraum, den Alpen, Skandinavien sowie Ost- und Nordeuropa (IPCC, 2018).

Auswirkungen des Klimawandels speziell auf Mitteleuropa und die Lebensräume von P. apollo

Die Lebensräume von Parnassius apollo (Linnaeus, 1758) befinden sich hauptsächlich im mitteleuropäischen Hochland. Der Klimawandel wirkt sich unverhältnismäßig stark auf Gebirgsregionen aus, da die Temperaturen dort stärker ansteigen als in anderen Ökosystemen (Nogués-Bravo et al., 2007). Außerdem sind Gebirge einzigartig in ihrem Gefälle von Mikrohabitaten entlang einer Höhenskala, was es schwieriger macht, sie in verallgemeinerbare Muster einzuordnen. In europäischen Bergregionen wurde bereits eine Verschiebung der Verteilung von Pflanzen- und Tierarten nach oben festgestellt (Lenoir et al., 2008), da die Temperaturen in höheren Lagen im Allgemeinen niedriger sind. Bei Pflanzen wurde bereits festgestellt, dass der prognostizierte Lebensraumverlust für Arten, die in höheren Lagen vorkommen, bedeutender ist. 36-55% der alpinen Arten, 31-51% der subalpinen Arten und 19-46% der montanen Arten können bis 2070-2100 über 80% ihres geeigneten Lebensraums verlieren (Engler et al., 2011).

Wirkung auf P. apollo

Die Temperatur steigt

Da die Lebensräume von P. apollo in Gebirgsregionen liegen, waren und sind sie in hohem Maße dem Klimawandel ausgesetzt. Erstens treiben die steigenden Temperaturen die Schmetterlinge nach Norden. In den letzten Jahrzehnten hat sich P. apollo sowohl an der nördlichen als auch an der südlichen Grenze seines Verbreitungsgebiets nach Norden zurückgezogen (Parmesan et al., 1999). Eine weitere Reaktion auf die steigenden Temperaturen könnte der frühere Beginn des Schlüpfens der Larven sein.

In der französischen Region Brançon in den Alpen schlüpften die Larven früher und das Auftauchen der fliegenden Adulten verschob sich um einen Monat in Biotopen oberhalb von 1900 m ü.d.M. (Descimon et al., 2005).

Wetteranomalien

Wetteranomalien, die durch den Klimawandel verursacht werden, könnten katastrophale Auswirkungen auf P. apollo-Populationen haben. Es wurden mehrere Ereignisse dokumentiert, die zu einem starken Rückgang der Populationsgrößen oder zu Engpässen führten. Die Ereignisse wurden vor dem Jahr 2000 dokumentiert, zeigen aber die Anfälligkeit der Apollo-Populationen für Wetteranomalien.

In den Pieniny-Bergen verursachte 1957 nach einem frühen und warmen Frühjahr eine lang anhaltende Periode kalten und regnerischen Wetters, begleitet von Schneefall im Juli, einen Engpass für die regionalen P. apollo-Populationen (Żukowski 1959). Da die Männchen früher aus den Puppen schlüpfen als die Weibchen, konnten sich die im Juni geschlüpften Männchen nicht paaren, weil es keine Weibchen gab. Als dann nach dem kalten Wetter Weibchen auftauchten, wurde nur eine begrenzte Anzahl von ihnen befruchtet, da nur wenige Männchen überlebten.

Ein ‚falscher Frühling‘ im Winter, d.h. eine warme Periode gefolgt von einer Rückkehr der Kälte, verursachte Ende der 1980er Jahre den Rückgang der P. apollo-Populationen im südlichen Teil des Zentralmassivs in Frankreich (Descimon et al., 2005). Eine Wiederholung des Ereignisses zehn Jahre später verursachte das vollständige Aussterben dieser Populationen.

Die Larven von P. apollo sind an niedrige Umgebungstemperaturen angepasst, einschließlich Temperaturen unter 0°C. Die dunkle Pigmentierung ihrer Kutikula ermöglicht eine schnelle Erwärmung im Sonnenlicht zur Nahrungsaufnahme. Diese Eigenschaft wird in Gebirgslebensräumen als entscheidend angesehen, wo die Tageshöchsttemperatur während der Larvenentwicklung selten 15°C überschreitet (Richarz et al., 1989). Allerdings sind die Larven sehr empfindlich gegenüber Feuchtigkeit. An kalten und regnerischen Tagen stellen die Larven die Nahrungsaufnahme ein und reduzieren ihre Fortbewegung erheblich. Folglich beeinträchtigen längere Perioden mit starken Regenfällen, insbesondere in Verbindung mit niedrigen Umgebungstemperaturen, die Entwicklung der Larven und erhöhen die Sterblichkeitsrate (Descimon et al., 2005). Temperaturen über 40°C können jedoch auch die Sterblichkeitsrate der Larven erheblich erhöhen, da sie anfälliger für opportunistische Krankheiten, d.h. Infektionen, werden (Descimon et al., 2005).

Natürliche Waldausdehnung

In ganz Europa sind Wälder häufige Klimax-Ökosysteme, insbesondere in den zentralen und nördlichen Regionen des Kontinents. Die fortschreitende Waldsukzession stellt eine große Herausforderung für die Populationen von P. apollo dar, da sie zu einer Fragmentierung der Lebensräume führt und die Verfügbarkeit von Nahrungspflanzen sowohl für die Larven als auch für die erwachsenen Tiere verringert (Nakonieczny et al., 2007). Bislang hat dieser Prozess vor allem Tieflandgebiete betroffen. Folglich bedroht die natürliche Sukzession der Wälder vor allem die ‚telephiophagen‘ Formen von P. apollo, d.h. die sich von S. telephium ernähren, und nicht die Formen, die sich von S. album ernähren.

Allerdings sind auch die von P. apollo bewohnten alpinen Graslandschaften oberhalb der Baumgrenze durch den Klimawandel stark bedroht, da sich die Wälder aufgrund der steigenden Temperaturen nach oben ausdehnen (Hülber et al., 2020). Das bedeutet, dass auch die albophagen Formen bedroht sind, insbesondere wenn man die Prognosen für den Temperaturanstieg in höheren Lagen berücksichtigt.

Fazit

Der Klimawandel wirkt sich sowohl auf die Populationen von P. apollo als auch auf die Verfügbarkeit von Wirtspflanzen für die Raupen und das Fortbestehen von Lebensräumen aus. Kleine und isolierte Populationen sind anfälliger für extreme Wetterbedingungen, die zu einem Flaschenhalseffekt oder zum vollständigen Aussterben der lokalen Population führen können. Effiziente Erhaltungsstrategien sind für das Überleben der Art unerlässlich und werden die Lebensraumbedingungen für andere Arten verbessern, die in ähnlichen Umgebungen gedeihen. Projekte wie LIFE Apollo2020 sind für die Entwicklung und Umsetzung dieser Strategien von entscheidender Bedeutung und spielen eine wichtige Rolle für die Erhaltung von P. apollo.

Bibliographie

Descimon, H. (1995). La conservation des Parnassius en France: aspects zoogéographiques, écologiques, démographiques et génétiques (Vol. 1, pp. 1-54). Editions OPIE.

Descimon, H., Bachelard, P., Boitier, E., & Pierrat, V. (2005). Rückgang und Aussterben von Parnassius apollo-Populationen in Frankreich-fortgesetzt. Studies on the Ecology and Conservation of Butterflies in Europe, 1, 114-115.

Engler, R., Randin, C. F., Thuiller, W., Dullinger, S., Zimmermann, N. E., Araujo, M. B., … & Guisan, A. (2011). Der Klimawandel des 21. Jahrhunderts bedroht die Bergflora in Europa ungleichmäßig. Biologie des globalen Wandels, 17(7), 2330-2341.

Harris, I. P. D. J., Jones, P. D., Osborn, T. J., & Lister, D. H. (2014). Aktualisierte hochauflösende Gitter von monatlichen Klimabeobachtungen – der CRU TS3. 10 Dataset. Internationale Zeitschrift für Klimatologie, 34(3), 623-642.

Hülber, K., Kuttner, M., Moser, D., Rabitsch, W., Schindler, S., Wessely, J., … & Dullinger, S. (2020). Die Verfügbarkeit von Lebensraum verstärkt die Risiken des Klimawandels für Tieflandarten im Vergleich zu alpinen Arten überproportional. Global Ecology and Conservation, 23, e01113.

IPCC 2018: Sonderbericht Globale Erwärmung von 1,5°C. https://www.ipcc.ch/sr15/

Lenoir, J., Gégout, J. C., Marquet, P. A., de Ruffray, P., & Brisse, H. (2008). Deutliche Verschiebung des Höhenoptimums von Pflanzenarten im 20. Jahrhundert. Wissenschaft, 320(5884), 1768-1771.

Nakonieczny, M., Kedziorski, A., & Michalczyk, K. (2007). Der Apollofalter(Parnassius apollo L.) in Europa – seine Geschichte, sein Rückgang und die Perspektiven seiner Erhaltung. Funktionale Ökosysteme und Gemeinschaften, 1(1), 56-79.

Nogués-Bravo, D., Araújo, M. B., Errea, M. P., & Martínez-Rica, J. P. (2007). Exposition globaler Gebirgssysteme gegenüber der Klimaerwärmung im 21. Jahrhundert. Globale Umweltveränderungen, 17(3-4), 420-428.

Massolo, A., Fric, Z. F., & Sbaraglia, C. (2022). Auswirkungen des Klimawandels auf die Lebensraumeignung eines Schmetterlings in der Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft: Biotische Interaktion zwischen Parnassius apollo und seinen Wirtspflanzen. Universität von Pisa.

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Richarz, N., Neumann, D., & Wipking, W. (1989). Untersuchungen zur Ökologie des Apollofalters(Parnassius apollo vinningensis, Stichel 1899, Lepidoptera, Papilionidae) im Weinbaugebiet der unteren Mosel. Mitt der Assoc Rheinisch-Westfälischer Lepidopterologen, 5, 108-259.

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