Während die Natur auf eine heißere, trockenere und rauere Zukunft zusteuert, versprechen neue Naturschutzinstrumente – Saatgutbanken und gefrorene Zoos, Genbearbeitung und unterstützter Genfluss –, den kämpfenden Tier- und Pflanzenpopulationen zu helfen. Der Haken: Neue Ansätze müssen die Stärken einbeziehen, die die Arten für ihre lokalen Lebensräume entwickelt haben.
Eine Gruppe von Biologen schreibt Biowissenschaften plädiert dafür, dass Innovationen zum Verständnis lokaler Anpassungen jetzt wirksame Instrumente sein können, um zweite Chancen zu schaffen, wenn Lebensräume durch Klimaveränderungen herausgefordert werden.
Biologen sind besser darin geworden, die Gewinnstrategien zu identifizieren, die Arten entwickelt haben, um sich an ihre Umgebung anzupassen. Dies hat zu neuen Fortschritten geführt, die diese Strategien nutzen können, indem sie die zugrunde liegende Genetik verstehen, die es einer Kreatur ermöglicht, sich verändernde Klimabedingungen zu tolerieren. Diese Informationen können verwendet werden, um Einzelpersonen für die Kryokonservierung oder das Banking zu zielen – das Einfrieren der Samen von Pflanzen oder Zellen von Tieren, die widerstandsfähig gegen Hitzestress sind oder aufgrund des sich ändernden Klimas am stärksten vom Aussterben bedroht sind.
Die Synergie von Verständnis und Technologie könnte für einige Arten eine letzte Option schaffen.
„Es ist wirklich aufregend, dass wir jetzt an dem Punkt angelangt sind, an dem wir die Werkzeuge haben, um lokale Anpassungen bei vielen Arten von Naturschutzimport zu identifizieren und zu untersuchen“, sagte Mariah Meek, Assistenzprofessorin für integrative Biologie am College of Natural Science der Michigan State University . „Dieses Verständnis war früher auf reichlich vorhandene und gut untersuchte Arten beschränkt, die in kontrollierten Experimenten manipuliert und gezüchtet werden konnten. Das hat unsere Chancen wirklich behindert, die lokale Anpassung bei diesen Arten zu verstehen, die in einer kontrollierten Umgebung schwer zu züchten sind. Jetzt können wir dies anwenden Verständnis, um bei der Gestaltung unserer Naturschutzmaßnahmen und der Verbesserung der Ergebnisse zu helfen.“
Im Jahr 2018 kam eine Gruppe von Biologen zusammen, um während einer Sondersitzung der Society for Conservation Biology Conservation Genetics Working Group auf dem North American Congress for Conservation Biology zu überlegen, wie der Naturschutz aus neuen Erkenntnissen über lokale Anpassungen Kapital schlagen könnte. Die Auswirkungen des Klimawandels waren der offensichtliche Auslöser, da alle rasche Auswirkungen auf die von ihnen untersuchten Populationen – Fische, Vögel, Wildblumen, Frösche und Säugetiere – sahen.
Aus dieser Diskussion erwuchs die Erforschung, wie neue Wissenschaft auf Naturschutzherausforderungen angewendet werden könnte, um mehr Werkzeuge bereitzustellen, um Möglichkeiten in die Tat umzusetzen, sagte Meek.
Zum Beispiel sind Naturschutzmanager jetzt in der Lage, Tier- oder Pflanzenpopulationen zu identifizieren, die Schwierigkeiten haben, sich an Umweltveränderungen anzupassen, um sie mit menschengestütztem Genfluss aus gesünderen Populationen anzugreifen. Der unterstützte Genfluss bringt Individuen mit wünschenswerter Fitness und Genotypen in Populationen ein, die darum kämpfen, die nächste Generation widerstandsfähiger zu machen.
„Dieser Ansatz könnte nicht nur verwendet werden, um eine kämpfende Bevölkerung mit neuer genetischer Variation, dem Rohmaterial für die natürliche Selektion, zu versorgen, sondern könnte auch verwendet werden, um eine Bevölkerung vorab anzupassen, die mit schnellen Umweltveränderungen zurechtkommt“, sagte Sarah Fitzpatrick, Assistenzprofessorin von Integrative Biologie und Fakultätsmitglied der WK Kellogg Biological Station. „Wenn sie richtig durchgeführt wird, kann diese Aktion die langfristige Persistenz erleichtern.“
Das Meek-Labor untersucht die Genetik, die die Toleranz der Bachforelle gegenüber Hitzestress steuert, der einzigen heimischen Forelle im Osten der Vereinigten Staaten, die durch die Erwärmung des Wassers ernsthaft gefährdet ist. Meek und ihr Team kombinieren gemeinsame Gartenstudien mit genomischer Sequenzierung und Klimavorhersagen, um sowohl zu identifizieren, welche Populationen bei steigenden Temperaturen am stärksten gefährdet sind, als auch welche Populationen die genetische Vielfalt beherbergen könnten, die für den Fortbestand in der Zukunft erforderlich ist. Diese Informationen können dabei helfen, Erhaltungsmaßnahmen zu leiten, wie z. B. die Umsiedlung einiger Forellen, die als widerstandsfähig gegen Erwärmung identifiziert wurden, um sich bedrohten Populationen anzuschließen, um die langfristige Persistenz der Bachforelle zu fördern.
Informationen über die lokale Anpassung des Spenders können helfen, die beste Quelle für die Einführung neuer Individuen in die kämpfende Bevölkerung zu finden, sagte Co-Autorin Cinnamon Mittan-Moreau, ein MSU Presidential Postdoctoral Fellow, der von Fitzpatrick betreut wird, und fügte hinzu: „Wichtig, Informationen über die lokale Anpassung muss mit Expertenwissen über die Biologie und die Bedrohungen der Art kombiniert werden.“
Darüber hinaus, sagte Mittan-Moreau, muss der Naturschutz eine umfassende Anstrengung bleiben. Wenn beispielsweise die größte Bedrohung für eine Art die Verfügbarkeit von Lebensräumen ist, könnte die Wiederherstellung von Lebensräumen eine höhere Priorität haben als die Erhöhung der genetischen Vielfalt oder die Einführung potenziell adaptiver Merkmale. Faktoren wie Krankheit oder logistische Einschränkungen müssen ebenfalls berücksichtigt werden. Die Zusammenarbeit zwischen Wildtiermanagern und Genforschern ist unerlässlich, um die wichtigsten zu untersuchenden Merkmale für die lokale Anpassung und die praktischsten und durchführbarsten Managementmaßnahmen zu identifizieren.
Neben Meek, Mittan-Moreau und Fitzpatrick, die alle Mitglieder des Ecology, Evolution and Behavior Program der MSU sind, wurde „Lokale Anpassung verstehen, um die Bevölkerung auf den Klimawandel vorzubereiten“ von Erik Beever, Soraia Barbosa, Nicholas Fletcher, Brendan Reid, Shane Campbell-Staton, Nancy Green und Jessica Hellmann.
Mehr Informationen:
Mariah H Meek et al, Verständnis lokaler Anpassung zur Vorbereitung der Bevölkerung auf den Klimawandel, Biowissenschaften (2022). DOI: 10.1093/biosci/biac101