Crowdsourcing-Wissenschaft gibt Aufschluss darüber, wie sich neue Arten über Raum und Zeit hinweg bilden

Stellen Sie sich einen Dschungel vor. Es handelt sich wahrscheinlich um einen üppigen Wald voller unterschiedlicher Vogelstimmen und dem Summen Tausender verschiedener Insektenarten. Stellen Sie sich nun eine Tundra vor: karges, windgepeitschtes Gelände mit relativ wenigen Pflanzen- und Tierarten.

Diese beiden Orte verdeutlichen ein interessantes Phänomen – dass es an manchen Orten auf der Erde weitaus mehr Arten gibt als an anderen. Tatsächlich folgt die Verteilung der Arten auf der ganzen Welt einem merkwürdig konsistenten Muster: Im Allgemeinen gibt es näher am Äquator mehr Arten und weniger, je weiter man sich den Polen nähert. Das „Breitengradient der Artenvielfalt„kann im Laufe der Zeit bei vielen verschiedenen Organismengruppen beobachtet werden.

Eine mögliche Erklärung für das Vorkommen weiterer Arten näher am Äquator ist folgende Klimaveränderungen vom Äquator bis zu den Polen wirken sich auf die Entwicklungsfähigkeit neuer Arten aus– ein Prozess namens Artbildung.

Vielfalt in Aktion

Unser Forschungsteam an der University of British Columbia wandten sich einzigartigen Werkzeugen und Arten zu, um genau zu verfolgen, wie das Klima die Evolution beeinflusst und was dies für das Auftauchen neuer Arten bedeutet. Und wir haben diese Forschung durchgeführt, während wir während des COVID-19-Lockdowns zu Hause festsaßen. Unsere Forschung ist jetzt veröffentlicht in PLUS EINS.

Der Herbstspinnenwurm ist eine Motte, die von Mexiko bis Kanada (eine Reichweite von fast 4.000 km) vorkommt und deren Raupen entweder schwarze oder rote Köpfe haben. Obwohl dies wie ein subtiler Unterschied erscheinen mag, scheinen Raupen mit diesen unterschiedlichen Farben unterschiedliche Verhaltensweisen zu haben und zu unterschiedlichen Jahreszeiten aufzutreten, und genetische Studien legen nahe, dass dies der Fall ist sich in verschiedene Arten entwickeln.

Diese Motte kommt auch in sehr unterschiedlichen Klimazonen vor, was es uns ermöglichte zu untersuchen, wie Breitengrad und Klima ihre Fähigkeit beeinflussen könnten, sich von einer Art in zwei zu verwandeln.

Allerdings hatten wir ein Problem: Aufgrund der weltweiten Abriegelungen und Reisebeschränkungen konnten wir nicht einmal unsere Häuser verlassen, geschweige denn Raupen auf einem ganzen Kontinent probieren. Also wandten wir uns der Crowdsourcing-Wissenschaft zu. Einige Apps und Websites verwenden von Benutzern hochgeladene Fotos oder Audioclips, um Flora und Fauna zu identifizieren und so riesige Datenbanken mit Naturbeobachtungen zu erstellen.

Dank Hinterhofbeobachtern konnten wir bequem von zu Hause aus auf Tausende von Beobachtungen in ganz Nordamerika zugreifen, um mit der Untersuchung der Artbildung im großen geografischen Maßstab zu beginnen.

Geburt neuer Arten

Der Prozess der Artbildung findet statt, wenn zwei Gruppen von Organismen derselben Art vorkommen durch eine Barriere getrennt, die sie an der Fortpflanzung hindert. Der bekannteste Weg, wie dies geschehen kann, ist eine physische Barriere zwischen den Gruppen, wie eine Bergkette oder ein anderes Autobahn.

Für den Herbstwebwurm ist die Zeit die Barriere, die ihn dazu bringt, sich in zwei verschiedene Arten zu verwandeln. Im Allgemeinen erscheinen und vermehren sich Mottenarten nur im Sommer und brüten dann höchstens ein paar Wochen.

Die rothaarigen und schwarzhaarigen Herbstnetzwürmer neigen dazu, im Sommer zu unterschiedlichen Zeiten aufzutauchen und sich zu vermehren, und zwar in dieser Zeitspanne schafft eine Barriere, die dazu führt, dass sie sich in zwei verschiedene Arten verwandeln.

In Richtung des Äquators sind die Sommer tendenziell viel länger, sodass die Herbstwebwürmer in einem Jahr mehr Lebenszyklen durchlaufen als nördliche Populationen, die sich in kurzen Sommern nur einmal fortpflanzen können. Wenn die Rot- und Schwarzkopfwürmer näher am Äquator landen Da sie bei der Fortpflanzungszeit flexibler sind, können sie einander möglicherweise besser rechtzeitig aus dem Weg gehenwodurch die Artbildung effektiver wird.

Raupen im Lockdown

Dank des flauschigen Aussehens des Herbstwebwurms und seines Gartenschädlingsstatus waren auf der Crowdsourcing-Wissenschaftsseite Tausende von mit Geotags versehenen und datierten Fotos verfügbar iNaturalist. Wie haben überprüft 11.000 Herbstfotos von Webwürmern von über 7.000 Benutzern, die manuell anhand Tausender Fotos überprüften, ob die Raupe rot- oder schwarzhaarig war.

Diese Methoden waren zwar eine ziemliche Leistung, verschafften uns aber einen Einblick in die Herbstpopulationen von Webwürmern von Florida bis Ontario. Um zu sehen, wie sich die Artenbildung über die Breitengrade hinweg veränderte, haben wir die Zeiten und Daten jedes Herbstfotos des Webwurms zusammengestellt und die Farben der Raupen auf jedem Bild gemessen.

Anhand all dieser Beobachtungen haben wir herausgefunden, dass in nördlicheren Regionen mit kurzen Sommern die Raupen des Rothaarigen und Schwarzhaarigen Herbstnetzwurms gezwungen waren, gleichzeitig zu brüten und eine ähnlichere Färbung aufwiesen. Dies deutet darauf hin, dass zwischen den Gruppen mehr Fortpflanzung stattfand und sie eher wie eine einzige Art aussahen und sich verhielten.

Allerdings konnten die schwarz- und rothaarigen Raupen in ihrem südlichen Verbreitungsgebiet ihre Generationen stärker trennen und hatten eine weniger ähnliche Färbung, was bedeutet, dass sie sich möglicherweise weiter in der Entwicklung zweier Arten befinden.

Klima und Vielfalt

Wir fanden heraus, dass Klimaunterschiede vom Äquator bis zu den Polen einen Einfluss darauf haben, wie gut sich Arten entwickeln können, wenn die Zeit das Hindernis darstellt, und dass sie den Breitengradienten der Artenvielfalt widerspiegeln. Kurz gesagt, das Klima kann die Art und Weise verändern, wie leicht sich Arten überhaupt bilden.

Es gibt ungefähr Auf der Erde gibt es 2,1 Millionen klassifizierte Arten, davon über eine Million Insekten (mit vielen Millionen weiteren unentdeckten), was sie zu den vielfältigsten Tieren auf dem Planeten macht.

Arten wandern, entweder als invasive Arten an neue Orte kommen oder sich polwärts bewegen, um dem sich erwärmenden Klima zu entkommen.

Der Mensch hat einen immensen Einfluss auf die Ökosysteme unseres Planeten Möglicherweise bilden sich genauso schnell neue Arten, wie sie verschwinden. Um also die Prozesse zu verstehen, die die Artenvielfalt auf der Erde vorantreiben, müssen wir verstehen, wie sich diese Prozesse auf die Lebewesen auswirken, die einen Großteil dieser Artenvielfalt ausmachen.

Dieser Artikel wurde erneut veröffentlicht von Die Unterhaltung unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das originaler Artikel.