Können sich Tiere schnell genug entwickeln, um mit dem Klimawandel Schritt zu halten? | Wissenschaft

By | January 26, 2024

Tierische Eier

Für Arten, die sich sexuell vermehren, ist jeder Nachwuchs ein Glücksspiel. Jedes hat leicht unterschiedliche Gene, was ihm das Potenzial gibt, nützliche und anpassungsfähige Eigenschaften zu tragen.
Avalon.red / Alamy Stock Bild

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

Die Welt verändert sich ständig und führt dazu, dass sich Pflanzen und Tiere auf der ganzen Welt an neue Lebensräume und Lebensbedingungen anpassen müssen. Die Evolution bietet dem Leben eine Möglichkeit, sich an diese Veränderungen anzupassen, aber es braucht Zeit. Da der vom Menschen verursachte Klimawandel die Geschwindigkeit beschleunigt, mit der sich die Umwelt verändert, stellt sich die große Frage: Wird die Evolution mithalten können?

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.

Forschungen der letzten Jahrzehnte haben gezeigt, dass Evolution in ähnlichen Zeitskalen wie der Klimawandel stattfinden kann. Durch die Entdeckung der Faktoren, die 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 umfassenden neuen Übersicht fassen Diamond und seine Kollegen bestehende Forschungsergebnisse darüber zusammen, wie schnell Arten klimarelevante Merkmale entwickeln können, etwa die Fähigkeit, hohen Temperaturen, Dürrebedingungen oder der Versauerung der Ozeane standzuhalten. Ihr Blick auf die Literatur bringt viele gute Neuigkeiten zu Tage. Eines der von ihnen betrachteten Laborexperimente zeigt beispielsweise, dass eine Grünalgenart, Chlorella vulgarisEs kann sich schnell so entwickeln, dass es Temperaturen verträgt, die 3 Grad Celsius über dem üblichen Idealwert liegen.

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

Große, vielfältige Populationen können mehr Merkmale aufweisen, die einer Art helfen können, sich an neue Bedingungen anzupassen. Dies und die extrem schnelle Vermehrung sind der Grund dafür, dass Bakterien so schnell Resistenzen gegen Antibiotika entwickeln können.

Die schnelle Anpassung ist jedoch nicht auf Mikroben beschränkt. In seiner eigenen Forschung zeigte Whitehead, dass der Atlantische Killifisch, ein kleiner silberner Fisch, der vor Ostkanada und den Vereinigten Staaten vorkommt, sich an ein komfortables Leben in Flussmündungen angepasst hat, die von starker industrieller Verschmutzung geplagt sind. Sie erreichten dieses Kunststück, indem 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 Art voller genetischer Mutationen. Einige dieser Mutationen sind nützlich und geben zumindest einigen Individuen das, was sie zum Überleben brauchen.

Und das ist der Trick. Wenn es um sich schnell entwickelnde Herausforderungen wie den Klimawandel geht, „können Arten nicht darauf warten, dass neue Mutationen entstehen“, sagt Whitehead. „Sie müssen diese Karten jetzt in ihren Händen 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 auf der Hand als Killifische. Aber es gibt Dinge, die Tiere tun können, um ihr Deck aufzustocken – und Menschen können helfen. Luciano Beheregaray, Molekularökologe an der Flinders University in Australien, sagt, der Schlüssel sei die Hybridisierung; Durch die Paarung mit nahe verwandten Arten könnten die Nachkommen eines Tieres die Eigenschaften erwerben, die es benötigt.

Auf diese Weise meisterten mehrere eng verwandte Regenbogenfischarten die veränderten Bedingungen der australischen Flüsse, in denen sie leben. Regenbogenfische, die in höheren Lagen leben, sind an die dort herrschenden kälteren Temperaturen angepasst. Wenn die Temperaturen steigen, besiedeln wärmeadaptierte Fische vom Grund aus die Oberläufe von Flüssen und paaren sich oft mit ihren kälteadaptierten Verwandten. Beheregaray und seine Kollegen zeigen, dass diese neuen Hybridpopulationen weniger anfällig für zukünftige Erwärmungen sind als kälteadaptierte Populationen.

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

Selbst wenn Tiere nicht über die genetische Vielfalt oder das Hybridisierungspotenzial verfügen, um der kommenden Erwärmung standzuhalten, gibt es andere Möglichkeiten, sich anzupassen, sagt Ryan Martin, einer von Diamonds Case Western-Kollegen, der auch evolutionäre Reaktionen auf den Klimawandel untersucht. Einige Tiere bewegen sich möglicherweise umher und suchen nach Mikrohabitaten, die in ihrem bevorzugten Temperaturbereich bleiben, sagt er. Oder sie passen ihr Verhalten an, um in den kühleren Stunden des Tages aktiver zu sein, was sie vor den Auswirkungen des Klimawandels schützen kann.

Aber Verhaltensänderungen seien nur bis zu einem gewissen Grad möglich, sagt Martin. Ein Tier, das einen Berg erklimmt, um sich abzukühlen, wird irgendwann keine Berge mehr haben, und bis dahin kann es zu spät sein, eine bessere Hitzetoleranz zu entwickeln.

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

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

Abgesehen davon, dass man das Schicksal einzelner Arten vorhersehen muss, ist es besonders schwierig zu wissen, was diese Veränderungen für die Ökosysteme der Zukunft bedeuten könnten. „Wir können allgemeine Vorhersagen treffen“, sagt Diamond, „aber wir wissen nicht, welchen Schmetterlingseffekt der Verlust wesentlicher Ökosystemdienstleistungen 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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