Es könnte eine neue Naturregel sein

Wissenschaftler, die Mäuse aus den Anden in Patagonien untersuchten, bemerkten etwas, das sie nicht erklären konnten: Die Mäuse von der Westseite der Berge waren größer als die von der Ostseite, aber die DNA sagte, dass sie alle von derselben Art waren. Die Forscher untersuchten die Schädel von 450 Mäusen von der Südspitze Südamerikas und stellten fest, dass die bestehenden biologischen Gesetze die Größenunterschiede nicht erklären. Stattdessen in einem neuen Papier in der Zeitschrift für Biogeographiestellten die Wissenschaftler eine neue Hypothese auf: Die Mäuse an den Westhängen waren größer, weil es auf dieser Seite des Gebirges mehr regnet, was bedeutet, dass es mehr Nahrung für die Mäuse gibt.

„Es gibt eine Reihe von ökogeografischen Regeln, die Wissenschaftler verwenden, um Trends zu erklären, die wir immer wieder in der Natur sehen“, sagt Noé de la Sancha, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Chicago Field Museum, Assistenzprofessor für Umweltwissenschaften und -studien an der DePaul University. und der korrespondierende Autor des Papiers. „Mit diesem Papier haben wir, glaube ich, vielleicht einen neuen gefunden: Der Regenschatteneffekt kann bei Säugetieren Größen- und Formänderungen verursachen.“

Die Mäuse, die de la Sancha und seine Kollegen in dieser Studie untersuchten, sind zottelige Weichhaarmäuse, Abrothrix hirta. „Sie sind sehr süße kleine Kerlchen, sie haben weiche, weiße Bäuche“, sagt de la Sancha. „Sie leben in den Bergen, was sie einzigartig macht, aber sie kommen auch in niedrigeren Lagen vor. Insgesamt sind sie nicht sehr gut erforscht.“

De la Sanchas Kollege Pablo Teta vom Museo Argentino de Ciencias Naturales „Bernardino Rivadavia“ in Buenos Aires, Argentinien, begann im Rahmen seiner Doktorarbeit mit der Untersuchung der struppigen Weichhaarmäuse. „Er sah, dass einige Individuen der Art wirklich groß und andere wirklich klein waren. Er dachte, sie wären verschiedene Arten. Aber ihre mitochondriale DNA deutete darauf hin, dass sie eine Art waren, obwohl sie so unterschiedlich sind“, erinnert sich de la Sancha . „Wir wollten herausfinden, warum das so ist, um zu sehen, ob sie sich an eine Art Regel halten.“

Es gibt viele „Regeln“ der Natur, die Muster erklären, die wir im Leben sehen. Beispielsweise erklärt die Bergmannsche Regel, warum Tiere derselben Art in höheren Breitengraden größer sind. Weißwedelhirsche in Kanada sind größer und massiger als ihre mageren Vettern aus Florida. Die Bergmannsche Regel erklärt, dass dies daran liegt, dass ein dickerer Körper im Verhältnis zu Ihrer Oberfläche Ihnen hilft, Wärme besser zu speichern, genauso wie große Lebensmittelstücke länger zum Abkühlen brauchen als kleinere Bissen.

Um ein Muster zur Erklärung der Größenunterschiede zu finden, verwendeten die Forscher statistische Analysen, um die Messungen von 450 Mausschädeln zu vergleichen. Sie versuchten dann, ihre Ergebnisse auf verschiedene biologische Regeln abzubilden, um zu sehen, ob sie passten. Bergmanns Regel funktionierte nicht; Es gab keine starke Korrelation zwischen der Größe der Maus und wie weit nördlich oder südlich das Exemplar lebte. Andere Regeln betonen die Rolle der Temperatur oder des Niederschlags, mit gemischten Ergebnissen für verschiedene Gruppen und Situationen. Dieses Team fand nicht heraus, dass der Breitengrad oder eine von 19 anderen bioklimatischen, Temperatur- oder Niederschlagsvariablen die unterschiedlichen Formen und Größen der Mäuse am besten beschreiben. Es schien jedoch ein Muster mit dem Längengrad zu geben – wie weit östlich oder westlich die Mäuse lebten.

De la Sancha und seine Kollegen erkannten, dass dies möglicherweise mit dem zusammenhängt, was Biologen die „Ressourcenregel“ nennen. „Diese Regel legt nahe, dass dort, wo es mehr Ressourcen gibt, Individuen derselben Art tendenziell größer sind als dort, wo es weniger Ressourcen gibt“, sagt de la Sancha. „Zum Beispiel sind einige Hirschmäuse, die in Wüsten und anderen Lebensräumen zu finden sind, in trockeneren Teilen ihrer Lebensräume tendenziell kleiner. Eine andere Hypothese legt nahe, dass einige Tiere in den Bergen im Vergleich zu angrenzenden Ebenen in Nordamerika tendenziell kleiner sind. Unsere Studie ergab eine Mischung Ergebnis dieser Regeln.“

Die Größe der Mäuse schien der Ressourcenregel zu folgen, aber die Frage blieb: Warum gab es an den Westhängen der Südanden mehr Ressourcen als an den Osthängen? De la Sancha hatte ein „Heureka!“ Moment beim Unterrichten einer Klasse von Studenten an der Chicago State University.

„Ob Sie es glauben oder nicht, als ich Ökologie unterrichtete, war eines der Dinge, über die ich unterrichtete, der Regenschatteneffekt“, sagt de la Sancha.

Der Regenschatteneffekt ist ein Produkt der Art und Weise, wie Wasserdampf über Bergketten wandert. Die Luft über dem Ozean nimmt Wasserdampf auf, und wenn sich der Ozean auf natürliche Weise erwärmt, steigt dieser Wasserdampf auf. Vorherrschende Winde, wie der Jetstream, der von Westen nach Osten geht, drücken diese Luft vom Meer auf das Land, und wenn die Luft über Bergketten strömt, wird sie mit zunehmender Höhe kälter. Der Wasserdampf in der kalten Luft kondensiert und fällt als Regen. Wenn der Berg wirklich hoch ist, wird der Luft die Feuchtigkeit ausgehen, wenn sie die andere Seite des Gipfels erreicht. „Im Wesentlichen wird eine Seite des Berges feucht und regnerisch sein, und die andere wird kalte, trockene Luft haben. Auf einigen Bergen ist der Unterschied extrem. Eine Seite kann ein tropischer Regenwald sein und die andere Seite wird fast Wüste sein – wie“, sagt de la Sancha. „In den meisten Bergen der Erde gibt es einen Regenschatteneffekt, wir sehen dieses Phänomen auf der ganzen Welt.“

Mitten in seinem Vortrag erkannte de la Sancha, dass der Regenschatten erklären könnte, warum es auf der Westseite der Anden mehr Nahrung gab und damit die Mäuse dort größer waren. „Am selben Tag ging ich nach Hause und schrieb an Pablo“, erinnert er sich. „Ich dachte: ‚Alter, wir müssen über den Regenschatten reden.’“

Der Regenschatten stimmte tatsächlich genau mit der Größe der Nagetiere überein – nach de la Sanchas Wissen das erste Mal, dass jemand die Auswirkungen des Regenschattens auf die Größe von Säugetieren demonstriert hat. Und während es bisher nur für eine Mausart gezeigt wurde, vermutet de la Sancha, dass er und seine Kollegen auf eine größere Wahrheit gestoßen sind – vielleicht sogar die Grundlage für eine eigene Regel eines Tages.

„Es ist aufregend, weil es möglicherweise etwas Universelleres sein könnte. Wir glauben, dass es eher eine Regel als eine Anomalie sein könnte“, sagt de la Sancha. „Es würde sich lohnen, es an vielen verschiedenen Taxa zu testen.“

Die Ergebnisse könnten jedoch bedeuten, dass den struppigen Weichhaarmäusen und vielen ihrer Artgenossen eine harte Zeit bevorsteht. „Das Beängstigende ist, dass wir zeigen, dass Klimamuster zumindest bis zu einem gewissen Grad wichtig sind, um die Morphologie der Mäuse zu bestimmen – ihre Form und Größe, entweder direkt oder indirekt durch die Ressourcen, die sie finden können“, sagt de la Sancha. „Mit dem Klimawandel wissen wir, dass wir das ganze Jahr über dramatische Temperaturänderungen und Änderungen der Niederschläge erleben werden. Obwohl sie vielleicht nicht die wichtigsten Variablen sind, die das Wohlbefinden der Mäuse beeinflussen, sind sie wichtig, um die verfügbaren Nahrungsquellen zu bestimmen .“ Wenn sich die Wettermuster ändern und sich auf die Pflanzen auswirken, die in der Region wachsen, können die Mäuse möglicherweise nicht mehr so ​​gedeihen wie früher.

Außerdem, so de la Sancha, ziehen Tiere bereits Berge hinauf, um den Auswirkungen des Klimawandels zu entkommen. „Irgendwann geht einem der Berg aus“, sagt er. „Wir können nirgendwo anders hingehen. Wir wissen nicht, was passieren wird, aber es sieht nicht gut aus.“

Die unklare Zukunft dieser Mäuse angesichts des Klimawandels ist laut de la Sancha ein guter Grund, Tiere wie Mäuse zu untersuchen, die oft unbemerkt bleiben. „Es ist wichtig zu verstehen, wie wenig wir über die meisten kleinen Säugetiere wissen“, sagt er. „Sie können gute Indikatoren für langfristige Veränderungen in unserer Umwelt sein. Wir müssen sie weiter untersuchen. Unsere Ergebnisse zeigen auch, warum Museumssammlungen so wichtig sind. Diese Studie basiert auf Museumssammlungen aus Argentinien, Chile und den USA eine Verschmelzung von Jahren und Jahren des Sammelns und großer Datensätze.

„Dieses Papier wäre ohne Museumssammlungen nicht möglich gewesen und unterstreicht die Bedeutung musealer und sammlungsbasierter Forschung und ihrer weltweiten Unterstützung“, bemerkt Teta. „Diese Art von Forschung hilft uns, das Gesamtbild und die universellen Regeln, wie das Leben auf der Erde funktioniert, besser zu verstehen.“