Auffinden unbekannter evolutionsgeschichtlicher Prozesse bei Smaragdeidechsen im Mittelmeerraum

Die evolutionäre Gruppe und Biodiversität von Smaragdeidechsen der Gattungen Lacerta und Timon – Reptilien, die im Mittelmeerraum und in den umliegenden Gebieten des europäischen Kontinents, Nordafrikas und Asiens verbreitet sind – wurden noch nie im Detail aus der Perspektive der historischen Biogeographie untersucht. Nun, ein Papier veröffentlicht in der Zeitschrift für Biogeographie präsentiert ein neues Szenario zur Entschlüsselung der potenziellen Evolutionsprozesse, die – einzeln oder zusammen – zur Entstehung der Biodiversität von Arten dieser Gruppe in mediterranen Ökosystemen geführt haben.

Die Studie wird von der Forscherin Antigoni Kaliontzopoulou von der Fakultät für Biologie und dem Biodiversity Research Institute (IRBio) der Universität Barcelona geleitet. Beteiligt sind unter anderem auch Teams des Nationalmuseums für Naturwissenschaften (MNCN-CSIC), der Universität Vigo und der Universität Porto (Portugal).

Die verborgene Geschichte der Evolution der Smaragdeidechse

Heutzutage sind Smaragdeidechsenpopulationen durch zahlreiche Faktoren bedroht: die Zerstörung und Fragmentierung ihres natürlichen Lebensraums; das Verschwinden traditioneller landwirtschaftlicher Praktiken; die Verwendung von Pestiziden; die Zunahme der Katzenpopulationen in humanisierten Gebieten; Klimawandel und darüber hinaus die tödlichen Unfälle, die sie im Straßenverkehr erleiden. Obwohl es Anzeichen dafür gibt, dass einige Populationen zurückgehen, hat die Internationale Union für Naturschutz (IUCN) diese Reptilien noch nicht als gefährdete Arten gelistet.

Früheren Studien zufolge war die Evolution der Smaragdeidechsengruppe das Ergebnis einer Kombination aus Evolution und dem Konservatismus ökologischer Nischen, „aber die relative Rolle der geologischen Geschichte und der Nischendynamik war noch nicht getestet worden“, sagt Antigoni Kaliontzopoulou, a Mitglied des Fachbereichs Evolutionsbiologie, Ökologie und Umweltwissenschaften der UB.

Die neue Studie kombiniert hochmoderne Analyseinstrumente, um die Entwicklung von Phänotypen und die biogeografische Geschichte der Phylogenie der Grünen Eidechse zu untersuchen und ihren relativen Beitrag zur Artendiversifizierung abzuleiten. Das Team verknüpft biogeografische Modelle mit hoher zeitlicher Auflösung, die zum ersten Mal umfassende Daten zu Änderungen in der Konfiguration und Konnektivität terrestrischer Ökosysteme im Mittelmeer integrieren, um die Bedeutung von Ausbreitung und Vikarianz bei der Bestimmung der historischen Dynamik des Verbreitungsgebiets zu bewerten.

Insbesondere implementierte das Team die phänotypische Modellierung von Phylogenien, um Änderungen in der Evolutionsrate der morphologischen Vielfalt und der besetzten klimatischen Nischen zu identifizieren. Diese Informationen wurden dann mit einer Reihe von merkmalsabhängigen Diversifikationsanalysen kombiniert, um festzustellen, wie die Diversifikation der Abstammungsgruppe gestaltet worden war.

„Solche Schlussfolgerungen konzentrieren sich normalerweise auf einen einzigen Aspekt der Diversifizierung: entweder Cladogenesis, geografische Dynamik, klimatische Nischeneigenschaften oder phänotypische Merkmalsentwicklung“, fügt Kaliontzopoulou hinzu. „Unsere Studie ist innovativ, da sie Beweise zusammenbringt, die es uns ermöglicht haben, Hypothesen über verschiedene potenzielle Evolutionsprozesse gegenüberzustellen, die einzeln oder in Kombination wirken könnten, um die Artenvielfalt im Mittelmeer-Hotspot zu formen.“

Die Studie liefert Beweise dafür, dass die biogeografische Geschichte dieser emblematischen Gruppe mediterraner Eidechsen, wenn man die gesamte vorhandene Vielfalt berücksichtigt, das Ergebnis einer Kombination aus Verbreitungserweiterungen im Zusammenhang mit Ausbreitungsereignissen – wahrscheinlich abhängig von der geografischen Entfernung – und einer schnellen Entwicklung ökologischer Nischenmerkmale ist innerhalb einer bestimmten Gruppe.

„Als Ganzes hat sich die Gruppe in einem relativ stetigen Rhythmus diversifiziert, ohne Änderungen der Abstammungsdiversifizierungsraten im Zusammenhang mit großen klimatischen Ereignissen im Mittelmeerraum und ohne eine offensichtliche Verbindung zu funktionalen morphologischen oder klimatischen Nischendivergenzen“, sagt Kaliontzopolou. „Vielmehr förderte die Besiedlung zuvor leerer Gebiete die Diversifizierung neuer Linien durch ihre Isolation von ihren Verwandten und wurde in einigen Gruppen durch eine erhöhte Toleranz gegenüber niedrigeren Temperaturen erleichtert.“

Ein wiederkehrendes Muster in mediterranen Ökosystemen

Alle Anzeichen deuten darauf hin, dass die Evolutionsgeschichte der Smaragdeidechse von biogeografischen Episoden der Ausbreitung über große Entfernungen in zuvor leere Gebiete dominiert wurde, die durch den allopatrischen Divergenzprozess moduliert wurden. Diese Prozesse werden auch durch den Mechanismus des ökologischen Nischenkonservatismus begleitet, der gelegentlich durch Ereignisse der lokalen Evolution und Anpassung klimatischer Nischen unterbrochen wird, jedoch ohne Anzeichen einer Verbindung zur morphologischen Evolution.

„Unsere Studie liefert Beweise für eine kombinierte Rolle von Nischenkonservatismus in höherem Maßstab und schneller Nischenevolution, die der Evolutionsgeschichte dieser Eidechsengruppe im Mittelmeerraum zugrunde liegt“, sagt Kaliontzopolou.

„Dies scheint sich als wiederkehrendes Muster in mediterranen Ökosystemen etabliert zu haben, wobei sich mehrere Beispiele häufen, um die Idee zu stützen, dass Nischenkonservatismus zwar ein gemeinsamer Mechanismus ist, der den Aufbau von Vielfalt begünstigt, der Übergang weg von Hotspots jedoch mit Ereignissen beschleunigter Nischenentwicklung zusammenhängt. Darüber hinaus , stellt sich die Diversifizierung in der funktionellen Morphologie nicht als Schlüsselkomponente des Diversifizierungsprozesses von grünen Eidechsen heraus.

Dies steht im Gegensatz zu anderen biogeografischen Gebieten – vielleicht mit stabileren klimatischen Bedingungen wie den Tropen – wo die strukturelle Nischenpartitionierung ein wichtiger Prozess der Abstammungsdiversifizierung ist.

„In mediterranen Ökosystemen scheint die Abstammungsdiversifizierung stattdessen eher durch geologische Ereignisse und durch allopatrische Divergenz nach der Besiedlung neuer Umgebungen vorangetrieben zu werden. In solchen Umgebungen scheint die morphologische Divergenz in viel jüngerer Zeit und möglicherweise innerhalb bereits diversifizierter Gruppen aufzutreten als Reaktion auf ökologische Ereignisse oder Prozesse wie sexuelle Selektion, die in unserer Studie nicht untersucht wurden“, schließt die Forscherin.