Können sich Tiere schnell genug weiterentwickeln, um mit dem Klimawandel Schritt zu halten?

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Für Arten, die sich sexuell vermehren, ist jeder Nachwuchs ein Glücksspiel. Jedes hat leicht unterschiedliche Gene, was ihm das Potenzial gibt, hilfreiche, anpassungsfähige Eigenschaften zu tragen.
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Dieser Artikel stammt aus dem Hakai Magazine, einer Online-Publikation über Wissenschaft und Gesellschaft in Küstenökosystemen. Weitere Geschichten wie diese finden Sie unter hakaimagazine.com.

Die Welt verändert sich ständig und Pflanzen und Tiere müssen sich überall an neue Lebensräume und Lebensbedingungen anpassen. Die Evolution bietet dem Leben einen Weg, sich an diese Veränderungen anzupassen, aber es braucht Zeit. Da der vom Menschen verursachte Klimawandel die Umweltveränderungen beschleunigt, stellt sich die große Frage: Kann die Evolution mithalten?

Glücklicherweise, zumindest für einige glückliche Arten, könnte die Antwort „Ja“ lauten. „Viele Lebewesen haben eine überraschende Fähigkeit, damit umzugehen“, sagt Sarah Diamond, Evolutionsökologin an der Case Western Reserve University in Ohio.

Die traditionelle Auffassung von Evolution stellt sie als einen schrittweisen Prozess dar, der Organismen über Hunderte oder Tausende von Jahren hinweg langsam formt. In manchen Fällen können sich Arten jedoch viel schneller anpassen.

In den letzten Jahrzehnten durchgeführte Untersuchungen haben gezeigt, dass die Evolution in ähnlichen Zeitskalen wie der Klimawandel stattfinden kann. Indem sie herausfinden, welche Faktoren die Geschwindigkeit der Evolution bestimmen, hoffen Wissenschaftler herauszufinden, unter welchen Bedingungen Tiere die besten Chancen haben, mit der sich schnell verändernden Welt Schritt zu halten.

In einer neuen umfassenden RezensionDiamond und ihre Kollegen bündeln bestehende Forschungsergebnisse darüber, wie schnell Arten klimarelevante Merkmale entwickeln können, etwa die Fähigkeit, hohen Temperaturen, trockenen Bedingungen oder der Versauerung der Ozeane standzuhalten. Ihre Durchsicht der Literatur bringt viele gute Nachrichten zu Tage. Eines der von ihnen betrachteten Laborexperimente zeigt beispielsweise, dass eine Grünalgenart, Chlorella vulgariskann sich schnell so entwickeln, dass er Temperaturen verträgt, die 3 Grad Celsius über seinem üblichen Optimum liegen.

Andrew Whitehead, der Evolution und Genomik an der University of California in Davis studiert, sagt, dass die Arten mit den besten Chancen, die kommenden Veränderungen zu meistern, diejenigen mit großen und genetisch vielfältigen Populationen sind. „Genetische Variation ist der Treibstoff für evolutionäre Veränderungen und einiges mehr.“ [species] „Wir haben mehr von diesem Treibstoff als andere“, sagt er.

Große, vielfältige Populationen können mehr Merkmale aufweisen, die einer Art helfen könnten, sich an neue Bedingungen anzupassen. Das ist zusammen mit der rasend schnellen Vermehrung der Grund, warum Bakterien so schnell Resistenzen gegen Antibiotika entwickeln können.

Doch die schnelle Anpassung ist nicht auf Mikroben beschränkt. In seiner eigenen ForschungWhitehead hat das gezeigt Atlantischer Killifisch, ein kleiner silberner Fisch, der vor Ostkanada und den Vereinigten Staaten gefunden wird, hat sich an ein komfortables Leben in Flussmündungen angepasst, die von starker industrieller Verschmutzung geplagt werden. Sie haben dieses Kunststück geschafft, weil sie über eine große genetische Variabilität verfügten, mit der sie arbeiten konnten, sagt Whitehead. Killifische weisen von allen Wirbeltieren die höchste bekannte genetische Vielfalt auf. Kombiniert man das mit einer riesigen Population und kurzen Generationen, erhält man eine Spezies voller genetischer Mutationen. Einige dieser Mutationen sind hilfreich und geben zumindest einigen Individuen das, was sie zum Überleben brauchen.

Und genau darin liegt der Trick. Wenn es um schnelllebige Herausforderungen wie den Klimawandel geht, „können Arten es kaum erwarten, dass neue Mutationen entstehen“, sagt Whitehead. „Sie müssen diese Karten jetzt in der Hand halten.“ Es ist eine Situation, in der mehr mehr ist. „Es ist wahrscheinlicher, dass eine Art Glückskarten hat, wenn sie mit einem großen Deck spielt“, sagt er.

Die meisten Arten haben weniger Karten als der Killifisch. Aber es gibt Dinge, die Tiere tun können, um ihre Decks aufzustapeln – und Menschen können dabei helfen. Luciano Beheregaray, Molekularökologe an der Flinders University in Australien, sagt Der Schlüssel liegt in der Hybridisierung; Durch die Paarung mit nahe verwandten Arten könnten die Nachkommen eines Tieres die Eigenschaften erwerben, die sie benötigen.

Auf diese Weise haben sich mehrere eng verwandte Regenbogenfischarten mit den veränderten Bedingungen in den australischen Flüssen, in denen sie leben, zurechtgefunden. Die in höheren Lagen lebenden Regenbogenfische sind an die dort herrschenden kälteren Temperaturen angepasst. Wenn die Temperaturen steigen, besiedeln wärmeangepasste Fische aus tieferen Lagen die höheren Flussläufe und paaren sich oft mit ihren kälteangepassten Verwandten. Beheregaray und seine Kollegen zeigen, dass diese neuen Hybridpopulationen weniger anfällig für zukünftige Erwärmungen sind als die an die Kälte angepassten Populationen.

„Hybridisierung kann einigen Arten eine größere Anpassungsfähigkeit verleihen“, sagt Beheregaray. Entscheidend sei, fügt er hinzu, dass auch Hybridisierung ein Bereich sei wo sich Menschen engagieren können. „Wir könnten gefährdete Populationen verwalten, indem wir aktiv genetisches Material einbringen, das ihnen bei der Anpassung helfen könnte“, sagt er. „Es wäre besser, als zuzusehen, wie das Aussterben vor unseren Augen stattfindet.“

Auch wenn Tiere nicht über die genetische Vielfalt oder das Hybridisierungspotenzial verfügen, um die kommende Erwärmung zu überstehen, gibt es andere Möglichkeiten, sich anzupassen, sagt Ryan Martin, einer von Diamonds Case Western-Kollegen, der auch evolutionäre Reaktionen auf den Klimawandel untersucht. Manche Tiere können sich bewegen und nach Mikrohabitaten suchen, die in ihrem bevorzugten Temperaturbereich bleiben, sagt er. Oder sie können ihr Verhalten so anpassen, dass sie zu kühleren Tageszeiten aktiver sind, was sie möglicherweise vor den Auswirkungen des Klimawandels schützt.

Aber Verhaltensänderungen können nur bis zu einem gewissen Grad vorangetrieben werden, sagt Martin. Ein Tier, das sich auf einen Berg zurückzieht, um kühl zu bleiben, wird irgendwann keinen Berg mehr haben, und bis dahin kann es für eine bessere Hitzetoleranz bereits zu spät sein.

Wenn sich das Klima weiter erwärmt und die Arten darum kämpfen, Schritt zu halten, wird es letztendlich zu einer seismischen Verschiebung in der Tiergemeinschaft kommen, sagt Diamond. Große Meerestiere wie Wale mit ihren kleinen Populationen und langen Lebensspannen werden vom Aussterben bedroht sein – ebenso wie Lebewesen mit temperaturabhängigen Geschlechterverhältnissen, wie Meeresschildkröten. Diese Tiere überleben eine Phase der raschen Erwärmung möglicherweise nicht. Aber Tintenfische und winzige, schnell lebende Ruderfußkrebse kommen wahrscheinlich gut zurecht – vielleicht gedeihen sie sogar.

„Es wird Gewinner und Verlierer geben, und einige der Verlierer werden sehr auffällig sein“, sagt Martin.

Der wirklich schwierige Teil besteht jedoch nicht nur darin, das Schicksal einzelner Arten vorherzusagen, sondern auch zu wissen, was diese Veränderungen für die Ökosysteme der Zukunft bedeuten könnten. „Wir können allgemeine Vorhersagen treffen“, sagt Diamond, aber „wir wissen nicht, welche Auswirkungen der Verlust wichtiger Ökosystemleistungen haben wird.“

Dieser Artikel stammt aus dem Hakai Magazine, einer Online-Publikation über Wissenschaft und Gesellschaft in Küstenökosystemen. Weitere Geschichten wie diese finden Sie unter hakaimagazine.com.

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