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Biodiversity drivers on islands and continents

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Spinnen zeigen was die biologische Vielfalt in verschiedenen Regionen fördert

Eine EU-finanzierte Initiative hat bei der Untersuchung der biogeografischen und evolutionären Prozesse, die biologische Vielfalt hervorbringen, Spinnen als Modellorganismen eingesetzt.

Grundlagenforschung

Die räumlichen Muster der Biodiversität und deren zugrundeliegenden Prozesse zu verstehen, ist für die Konservationsbiologie von fundamentaler Bedeutung. Dies hilft zu erklären, warum einige Regionen eine größere Anzahl an Arten beheimaten und welche Faktoren für biologische Vielfalt in verschiedenen biogeografischen Räumen und Ökosystemen am wichtigsten sind. Effektive Schutzmaßnahmen müssen daher ins Auge gefasst werden, wobei nicht nur der Erhalt einzelner Arten oder Gebiete zu berücksichtigen ist, sondern auch die Bewahrung funktioneller und evolutionärer Prozesse in verschiedenen räumlichen Größenordnungen. Das EU-finanzierte Projekt BIODIV ISLAND-CONT hat sich an die Lösung dieser Aufgabe gemacht und dafür die biogeografischen und evolutionären Prozesse, die biologische Vielfalt hervorbringen, unter die Lupe genommen. Als Modellorganismus nutzten die Forschenden Spinnen und zogen zahlreiche Datensätze, die Inseln sowie Festland beschreiben (Makaronesische Inseln und Iberische Halbinsel), heran, um per Vergleich zu ermitteln, was zur Verschiedenheit der Modellsysteme führt und wo eindeutig wahrnehmbare Prozesse die derzeitige Artenzusammensetzung geformt haben.

Ein multidisziplinärer Ansatz

Im Laufe ihrer Untersuchung wendeten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Methoden der Taxonomie, der Phylogenetik, der Funktionellen Ökologie sowie der Synökologie an. „Wir amplifizierten und sequenzierten die mitochondrialen und nuklearen Gene, um eine phylogenetische Rekonstruktion zu realisieren, führten phylogenetische Analysen sowie eine Altersschätzung für die Abstammungslinien durch und richteten eine Datenbank mit den funktionellen Merkmalen der Spinnen ein. Zudem berechneten wir verschiedene Diversitätsindizes (taxonomische, funktionelle und phylogenetische Diversität) und führten statistische Analysen durch“, erläutert Marie-Curie-Forschungsstipendiatin Nuria Macias. Laut Projektkoordinator Pedro Cardoso stellte der Umgang mit der großen Menge an Daten, die einbezogen werden mussten, die größte Herausforderung für die Initiative dar. „Es galt, die phylogenetische Geschichte von etwa 600 Arten zu rekonstruieren und entsprechende morphologische Daten zu sammeln“, erklärt er. „Soweit uns bekannt ist, handelt es sich hierbei um die einzige Studie, bei der ein Vergleich von Mustern der Inselbiodiversität mit Systemen auf dem Festland stattfindet und die Strukturen, welche die Zusammensetzung der Gemeinschaft und Funktionsweisen des Ökosystems beschreiben, mittels einer Kombination ökologischer sowie evolutionärer Aspekte entschlüsselt.“ Das Forschungsteam fand in den beiden Ökosystemen gegensätzliche Muster bei der phylogenetischen und der funktionellen Gemeinschaftsstruktur, die darauf zurückzuführen sind, dass Inseln und Festland unterschiedliche ökologische und evolutionäre Merkmale aufweisen. „Die entgegengesetzten Mechanismen wirken sich auf die Zusammensetzung der Arten in den verschiedenen Gemeinschaften aus: der Konkurrenzausschluss setzt der Koexistenz von nahe verwandten Arten auf einigen Inseln Grenzen und Umweltfilter ermöglichen es Arten mit ähnlichen Eigenschaften, eine bestimmte Umgebung zu bewohnen“, beobachtet Macias.

Die biologische Vielfalt schützen

Wie erwartet war im Vergleich zu den Inseln die Anzahl an Arten sowie die funktionelle und phylogenetische Vielfalt auf dem Festland höher. Wenn die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ihr Ergebnis jedoch unter Berücksichtigung der Artenvielfalt relativeren, ergibt sich für die funktionelle Diversität in beiden Ökosystemen ein ähnlicher Wert. Letzteres weist darauf hin, dass die ökologische Rolle vieler Arten auf dem Kontinent, die nicht in der Lage sind, die Archipele zu besiedeln, auf den Inseln von Abstammungslinien übernommen wird, die breite, freie Nischen besetzen. Dank BIODIV ISLAND-CONT verstehen die Forscherinnen und Forscher nun besser, warum Inseln über einen geringeren Artenreichtum verfügen als das Festland. „Bei Spinnen unterscheiden sich, genau wie auch bei anderen Gruppen, viele verwandte Arten bezüglich ihrer Morphologie und der Art und Weise, wie sie mit der Umgebung interagieren. Dies dient der Vermeidung von Konkurrenzkampf sowie der Erschließung neuer Möglichkeiten. Die Anzahl der Funktionen, die die Arten ausüben, ist allerdings vergleichbar“, stellt Cardoso heraus. BIODIV ISLAND-CONT bringt der Wissenschaftsgemeinde großen Nutzen, denn es überprüft allgemeine makroevolutionäre Hypothesen. Außerdem arbeitet es an künftigen Strategien für das Naturschutzmanagement mit, die dann Interessengruppen und politischen Entscheidungsträgern zur Verfügung stehen werden. Dies dient dem Erhalt der biologischen Vielfalt und der Ökosystemdienstleistungen weltweit.

Schlüsselbegriffe

BIODIV ISLAND-CONT, Arten, biologische Vielfalt, Biodiversität, phylogenetisch, Insel, Festland, Spinnen, Ökosystem, biogeografisch, Eigenschaft

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