Lage, Lage, Lage! Was zur Verholzung von Pflanzen auf Inseln führt

Eines der eindrücklichsten Beispiele für Verholzung auf den Kanarischen Inseln bietet die Pflanze Wildprets Natternkopf (Echium wildpretii subsp. Wildpretii). Die Art kommt ausschließlich auf den hochgelegenen Flanken des Vulkans Teide auf Teneriffa vor. (Bild: Frederic Lens/ Naturalis Biodiversitätszentrum in Leiden)

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Inseln wirken als natürliche Laboratorien der Evolution

Basiert auf einer Medienmitteilung der Philipps-Universität Marburg

Marburg/Leipzig/Leiden. Verstärkte Trockenheit, das Fehlen von Fressfeinden und Abgeschiedenheit führen dazu, dass Pflanzen auf Inseln zu verholzten Wuchsformen neigen. Dabei spielt auch die jeweilige Lage der Inseln, auf der die betroffenen Arten heimisch sind eine Rolle. Das ist das Ergebnis einer Studie unter der Leitung der Philipps-Universität Marburg und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) zusammen mit dem Naturalis Biodiversitätszentrums in Leiden und weiterer Einrichtungen. Die nun in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht Studie des deutsch-niederländischen Forschendenteam zeigt, wie Inseln als natürliche Laboratorien der Evolution wirken.

Das Leben auf Inseln entwickelt sich anders als auf Kontinenten. So nimmt etwa die Körpergröße von Tieren ab; Kräuter neigen dazu, eine holzige Wuchsform zu entwickeln. „Die Verholzung ist einer der auffälligsten Aspekte der Inselflora“, erklärt Erstautor Professor Alexander Zizka, der die Arbeitsgruppe Biodiversität der Pflanzen an der Philipps-Universität Marburg leitet und seine Arbeit zur insularen Verholzung als Mitarbeiter bei iDiv begann. Neben ihm und Professor Frederic Lens vom Naturalis Biodiversitätszentrum in Leiden beteiligten sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Leipzig, Göttingen, Bayreuth, und Halle-Wittenberg sowie des Naturalis Biodiversitätszentrums in Leiden an der Forschungsarbeit.

Was führt dazu, dass sich auf Inseln gehäuft verholzte Arten aus krautigen Vorläufern entwickeln? Die Wissenschaft hat seit Charles Darwin verschiedene Gründe dafür ausgemacht, unter anderem ein günstiges Jahreszeitenklima, verstärkte Trockenheit, das Fehlen großer Pflanzenfresser und den Wettbewerb um Sonnenlicht. „Die vorliegenden Informationen darüber, unter welchen Bedingungen Verholzung auf Inseln vorliegt, reichten jedoch bisher nicht aus, um die möglichen Ursachen zu überprüfen“, legt Co-Autor Professor Frederic Lens vom Naturalis Biodiversitätszentrum in Leiden dar. 

Um herauszufinden, welche der Gründe zutreffen, stellte das Team einen Datensatz holziger Arten von Bedecktsamern zusammen, die auf Inseln vorkommen und krautige Vorfahren haben. Die Forschungsgruppe nutzte darüber hinaus bestehende Datensammlungen, um mehr darüber zu erfahren, welche Übergänge von der krautigen zur holzigen Wuchsform auf den Inseln vorgekommen sind: Wie oft hat sich Verholzung auf Inseln entwickelt? In welchen Abstammungslinien tritt sie auf? Ist sie gleichmäßig über alle Inseln verteilt? Lassen sich die Gründe für den Übergang bestimmen, treffen sie auf alle Inseln gleichermaßen zu?

„Insgesamt identifizierten wir 1.097 holzige Arten mit krautigen Vorfahren auf 375 Inseln“, berichtet Zizka. „Aus den Informationen lässt sich ableiten, dass es mindestens 175 Mal zum Übergang von einer krautigen zu einer holzigen Wuchsform gekommen ist.“ Das Team zog Daten über die Artenzusammensetzung, das Klima und die Umweltbedingungen heran, um die bestehenden Hypothesen zu testen. Das Ergebnis: „Fehlende Pflanzenfresser und verstärkte Trockenheit erklären am besten das Vorkommen von Verholzung auf Inseln.“

Dabei gibt es jedoch Unterschiede je nach Lage der Inseln: Liegen diese im Ozean, so wirkt sich das Jahreszeitenklima am förderlichsten auf die Verholzung aus. Bezieht man hingegen Inseln im Randbereich der Kontinente ein, so kommt den fehlenden Fressfeinden und die Abgeschiedenheit neben der Trockenheit die größte Bedeutung zu.

„Unsere Ergebnisse zeigen Inseln als natürliche Laboratorien der Evolution“, fasst Zizka zusammen: „Ähnliche Umweltbedingungen führen hier dazu, dass sich ähnliche Merkmale mehrmals unabhängig voneinander entwickelt haben.“ 

Die Studie wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG sowie iDiv finanziell gefördert.

Originalveröffentlichung:
(Forscher mit iDiv-Zugehörigkeit fett)

Zizka, A., Onstein, R. E.,Rozzi, R., Weigelt, P., Kreft, H., Steinbauer, M. J., Bruelheide, H., Lens, F.  et al. (2022): The evolution of insular woodiness. PNAS. DOI: 10.1073/pnas.2208629119

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Alexander Zizka(spricht Deutsch und Englisch)
Arbeitsgruppe Biodiversität der Pflanzen
Philipps-Universität Marburg
Evolution und Adaptation
sDiv - Synthesezentrum
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
Tel.: +49 6421 28 24495
E-Mail: alexander.zizka@biologie.uni-marburg.de

Urs Moesenfechtel, M.A.(spricht Deutsch und Englisch)
Medien und Kommunikation
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
Tel.: +49 341 9733106
E-Mail: urs.moesenfechtel@idiv.de
Web: www.idiv.de/de/profile/1464.html