Nur zwei Faktoren begrenzen Verbreitungsgebiet von Arten

19. Juni 2018 - 10:59

Nur zwei Faktoren begrenzen das Verbreitungsgebiet von Arten. Das sind einerseits die Fitnesskosten, die mit der Ausbreitung in ein neues Gebiet oft verbunden sind, und andererseits die Größe der lokalen Population. Das zeigte die Biomathematikerin Jitka Polechova von der Uni Wien mit einem im Fachjournal "Plos Biology" veröffentlichten theoretischen Modell über die Ausbreitungsgrenzen von Arten.

Was hindert eine Spezies an der Ausbreitung?
Was hindert eine Spezies an der Ausbreitung?

Alle Arten kommen nur in einem bestimmten Gebiet vor, auch wenn dies für einige sehr groß sein kann. Doch was hindert eine Art daran, sich an neue Lebensbedingungen anzupassen und sich so immer weiter auszubreiten? Bisher fehlte eine Theorie, die Größe und Grenzen von Ausbreitungsgebieten erklärt.

Konkurrenz und Kosten

Die Ausbreitung von Arten hat miteinander konkurrierende Auswirkungen. Sie sind dafür entscheidend, dass die Wanderungsbewegung irgendwann an Grenzen stößt. Dabei sind zwei Faktoren entscheidend, wie Polechovas neue Theorie zeigt: Die eine fundamentale Größe sind die Fitnesskosten durch Wanderungsbewegungen. "Wenn sich die Bedingungen ändern, verursacht die Ausbreitung Kosten", so die Expertin gegenüber der APA, "denn mit der Adaption an einen neuen Lebensraum ist immer eine genetische Variation verbunden - und das kostet."

Die zweite entscheidende Größe ist die "Gen-Drift" - die Änderung der genetischen Zusammensetzung einer Population durch Zufallsprozesse. Bei sehr kleinen lokalen Populationen, wie sie bei Wanderungsbewegungen auftreten, kann die zufällige Auswahl zu einem starken Verlust der genetischen Diversität führen. "Die 'Gen-Drift' ist umso stärker und umso schneller, je kleiner die Population ist", so Polechova, die seit 2015 mit einem Elise-Richter-Stipendium an der Uni Wien forscht.

Driftende Gene

Während die Fitnesskosten durch Wanderungsbewegungen ein Maß für die Heterogenität der Umwelt sind, stellt die Stärke der "Gen-Drift" ein Maß für den Verlust an genetischer Diversität dar. Das bedeutet für die Verbreitung: Je heterogener eine Umwelt ist, umso schwerer kann man sich in ihr ausbreiten, und je niedriger die genetische Vielfalt ist, desto geringer ist die potenzielle Anpassungsfähigkeit.

"Die genetische Diversität ist essenziell für die Adaption von Arten auf veränderte Bedingungen", sagte Polechova. Der Anpassungsprozess bricht aber zusammen, wenn die "Gen-Drift" die benötigte genetische Diversität zu stark reduziert.

Dieses Modell ist übrigens unabhängig von der Art, ja selbst von den biologischen Einheiten (Taxa), solange sie sich sexuell vermehren. Noch gibt es keine konkreten Arbeiten, die die Theorie bestätigen. Ergebnisse früherer Studien über die Ausbreitung bzw. Anpassungsfähigkeit etwa von Fruchtfliegen (Drosophila) oder Kleinlibellen würden aber mit der Theorie übereinstimmen.

Science: http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.2005372

(APA/red, Foto: APA/Polechova)

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