"Gebirgspässe sind in den Tropen höher" - Unterschiedliche Klimatoleranzen spielen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Arten

Anonim

In tropischen Klimazonen sind Tiere und Pflanzen nicht an überlebende Frosttemperaturen angepasst - und warum sollten sie es sein? Es ist nie so kalt in der Nähe des Äquators, selbst in der Höhe. Aber an Orten wie den Rocky Mountains, wo die Temperaturen in die 100er steigen und unter den Gefrierpunkt sinken können, sind die Arten härter und besser gerüstet, um mit solchen Schwankungen fertig zu werden.

Diese divergenten Klimatoleranzen spielen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Arten. Die Forschung an der Colorado State University bietet neue Einblicke in dieses seit langem bestehende Verständnis der Artenvielfalt.

Eine von CSU-Biologen geleitete Studie zeigt, dass Insektenpopulationen in den Tropen eine höhere Anzahl unterschiedlicher Arten aufweisen als in den Rocky Mountains. Aber die Unterschiede zwischen diesen Arten bestehen aus subtilen, genetischen Unterschieden, die nicht ohne weiteres sichtbar sind. Diese werden als kryptische Arten bezeichnet - nach dem Aussehen der Dinge identisch, aber tatsächlich genetisch unterschiedlich.

Die Studie unterstützt eine klassische Theorie aus den 1960er Jahren. Das Sprichwort sagt, dass "Bergpässe in den Tropen höher sind" - das heißt, tropische Bergpässe sind stärkere Barrieren für die Ausbreitung von Organismen als temperate-Zonen-Pässe in gleicher Höhe. Das stimmt, und die CSU-Forscher haben jetzt herausgefunden, dass diese Artdifferenzierung subtiler - kryptischer - als bisher verstanden ist.

Die Studie, veröffentlicht online 15. Juni in Proceedings der Royal Society London B - Biologische Wissenschaften wird auf dem gedruckten Cover der Zeitschrift vorgestellt werden. Der Hauptautor ist Brian Gill, ein Doktorand, der von Chris Funk an der Abteilung für Biologie der Fakultät für Naturwissenschaften und Boris Kondratieff am Department für Bioanbauwissenschaften und Pflanzenschutz der Fakultät für Agrarwissenschaften beraten wurde. Gill leitete ein Feldteam, das durch Wassereinzugsgebiete in den Rocky Mountains und in den abgelegenen ecuadorianischen Anden zog, um tausende Eintagsfliegen auf vergleichbaren Höhen zu sammeln und zu analysieren. Eintagsfliegen sind häufige Wasserinsekten, die eine Schlüsselrolle in Nahrungsnetzen und anderen ökologischen Prozessen spielen.

Die Forscher verglichen Eintagsfliegen zwischen den Rockies und den Anden und identifizierten in Ecuador einen höheren Artenreichtum als in Colorado - eine Disparität, die auf einem hohen Grad an kryptischer tropischer Vielfalt beruht. Sie verwendeten eine genetische Analyse, die DNA-Barcoding genannt wurde, um diese subtilen Artenunterschiede zu analysieren, die unter Verwendung der Standardtaxonomie nicht offensichtlich wären.

Nach taxonomischen Standardmethoden scheint es, dass Colorado eine größere Anzahl von Eintagsfliegenarten hatte. Aber die subtilen Unterschiede auf molekularer Ebene, die durch die DNA-Analysen aufgedeckt wurden, gaben der Skala den Ausschlag zugunsten des Artenreichtums für tropische Eintagsfliegen.

"Da es in den Tropen eine hohe Klimazonenlage und enge thermische Toleranzen gibt, gibt es mehr Möglichkeiten für Populationen, divergent und isoliert zu werden, was für die Artbildung notwendig ist", erklärte Gill. Im Vergleich dazu führen gemäßigte Arten und ihre Toleranz gegenüber einem breiteren Spektrum von Bedingungen zu mehr Genfluss, was die Anzahl der verschiedenen Arten begrenzt, die sich entwickeln können.

"Wir sind der Ansicht, dass unsere Ergebnisse zur Diskussion über die Anfälligkeit von Arten beitragen können und wie sie auf dem ganzen Planeten variiert", sagte Gill.

Der nächste Schritt besteht darin, die Breitenunterschiede in der Physiologie besser zu unterstützen und mehr darüber zu erfahren, wie sich Arten auflösen. Für diese Nachfolgeuntersuchungen werden die Forscher weiterhin mit Mitarbeitern der CSU, der Cornell University, der Universität von Nebraska Lincoln, der Universidad San Francisco de Quito und der Universidad Tecnológica Indoamérica zusammenarbeiten.

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