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Anchialine caves to understand evolutionary processes

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Neue Datenbank mit Erkenntnissen über unterirdische Evolution

Ein EU-finanziertes Forschungsteam hat weltweit Daten über anchialine Höhlen zusammengetragen, untersucht und als Modell genutzt, um ein klareres Bild von Evolutionsprozessen zu bekommen.

Gesellschaft
Grundlagenforschung

Gewässer werden als anchialin bezeichnet, wenn sie von Land umgeben sind, aber eine unterirdische Verbindung zum Meer besitzen. Da sie weltweit vorkommen und junge, abgegrenzte Habitate mit ökologischen Bedingungen ähnlich dem Meer aufweisen, können sie Inseln als terrestrische Umweltkategorie gleichgestellt werden. Auch ähnliche Evolutionsprozesse lassen sich an ihnen untersuchen. Im Projekt ANCAVE wurden Daten über Tiergemeinschaften in anchialinen Umgebungen gesammelt, strukturiert und untersucht. Darauf aufbauend entstand ein Modell, mit dem evolutionäre Muster und Prozesse in inselähnlichen marinen Lebensräumen erforscht werden können. Diese Forschung wurde im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen gefördert. Alle anchialinen Lebensräume der Erde zeichnen sich durch starken Endemismus aus, das heißt es gibt dort Arten mit einzigartigen Anpassungen an das Leben in einer Höhle sowie sehr alte Abstammungslinien, welche die Tiere zu „lebenden Fossilien“ machen. „Wir haben diese Beobachtungen und ihre dazugehörigen Prozesse über makroökologische und phylogenetische Analysen großer Datenmengen sowie eine breit angesetzte theoretische Perspektive aus der Evolutionsbiologie, der komparativen Evolutionsforschung und der Inselbiogeografie geprüft“, sagt Projektkoordinator Diego Fontaneto.

Ein nützliches Werkzeug

Die Forschenden wollten erklären, wie ökologische und evolutionäre Prozesse, die sie in diesen Lebensräumen beobachtet hatten und die leicht zu isolieren und zu testen sind, mit den Prozessen zusammenhängen, die sich auf Meeresökosysteme auswirken. „So erstellen wir ein nützliches Werkzeug, mit dem wir an tiefergehende Erkenntnisse über das Leben im Meer gelangen. Für terrestrische Umgebungen, wie zum Beispiel Inseln, sind ähnliche Ansätze bereits gut charakterisiert, aber für die Meere gibt es noch keine, weshalb wir auch noch nicht alle Prozesse verstehen, die dort ablaufen“, erklärt Fontaneto. Forschungsstipendiat Alejandro Martinez hat die Datenbank „Stygofauna Mundi“ entwickelt, in der über ein frei zugängliches Archiv die umfassendste Informationssammlung über unterirdische Wasserlebewesen zu finden ist. „Die Datenbank enthält alle Informationen, die bisher über sämtliche Arten unterirdischer Wasserumgebungen veröffentlicht wurden, und über 120 000 Aufzeichnungen aus der ganzen Welt“, so Martinez. Über Stygofauna Mundi kann man leicht mit den Daten arbeiten und dort mit Höhlen als Modellsystem Fragen zu Evolution und Ökologie beantworten. Potenzielle Nutzergruppen können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sein, die Daten für ihre Forschung suchen, aber auch Führungskräfte und Interessengruppen, die aktuelle Informationen als Grundlage für datengestützte Naturschutz- und Verwaltungsmaßnahmen brauchen.

Mehr als ein Übergangsbereich

Die Datenbank wird zusätzlich durch große Phylogenien einiger Hauptgruppen von Lebewesen in anchialinen Umgebungen unterfüttert, von denen einige im Rahmen von ANCAVE erstellt wurden. Phylogenien sind Instrumente, die die evolutionären Beziehungen zwischen verschiedenen Arten aufzeigen, Daten über zeitliche Abläufe und Formen der Artentstehung liefern sowie einen Rahmen vorgeben, in dem sich Evolutionsprozesse nachvollziehen lassen. ANCAVE hat die Informationen aus phylogenetischen Bäumen mit Daten aus der Datenbank Stygofauna Mundi kombiniert – ein wichtiger Schritt, um den evolutionären Prozessen hinter der tatsächlichen Verteilung unterirdischer Arten auf die Spur zu kommen. „Unsere Ergebnisse haben die Theorie bestätigt, das anchialine Systeme eigenständige Umgebungen mit spezifischen ökologischen Eigenschaften und exklusiven biologischen Abstammungslinien sind und nicht nur Übergangsbereiche (Ökotone) zwischen Meer und Grundwasser“, bemerkt Fontaneto. Global betrachtet soll die Datenbank ein aktuell gehaltenes und leicht zu handhabendes Instrument zur Untersuchung der unterirdischen Wasserfauna sein. Die Forschungsarbeiten an den Hauptarten können wiederum lokal genutzt werden, um das naturgeschichtliche Erbe einzelner Bereiche zu schützen. „Beispielsweise bekamen unsere Arbeiten am Munidopsis polymorpha, einer lokalen Springkrebsart, und an der Remipedienart Morlockia ondinae im UNESCO Global Geopark Lanzarote und Chinijo-Archipel einiges an Aufmerksamkeit“, betont Fontaneto.

Schlüsselbegriffe

ANCAVE, Evolution, anchialin, unterirdisch, Höhlen, Inseln, Stygofauna Mundi, phylogenetisch, Ökosystem

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