Eine internationale Forschergruppe nutzte frei zugängliche digitale Sammlungen, um eine uralte Hypothese der Evolutionsökologie zu validieren. Die klassische Hypothese geht davon aus, dass Raubtiere sich für eine große Vielfalt an Tarnmustern und eine begrenzte Vielfalt an Warnsignalen entscheiden. Diese Idee wurde jedoch nie an natürlichen Beutetieren getestet.
Die von der Universität Helsinki geleitete Forschergruppe bestätigte die Hypothese schließlich empirisch, indem sie in einer bahnbrechenden Analyse der Variationen in der Mottenfärbung auf Biodiversitätsdatenbanken mit Tausenden von Bildern zugriff. Die Arbeit ist veröffentlicht im Tagebuch Naturkommunikation.
Die fragliche Theorie konzentriert sich auf die Abwehr von Beutetieren unter dem Druck von Raubtieren wie Vögeln. Getarnte oder „kryptische“ Beutetiere zielen darauf ab, das sogenannte Zielbild von Raubtieren zu durchbrechen, und zeigen daher eine breite Palette an Mustern und Farben.
Im Gegensatz dazu signalisieren giftige Beutetiere Abneigung durch markante Markierungen in einer Strategie namens „Aposematismus“ und halten sich daher an ein einheitliches Warnsignal. Mit anderen Worten: kryptische Arten wollen nicht erkannt werden, aposematische Arten hingegen schon, was zu unterschiedlichen evolutionären Belastungen bei der Variation ihrer Färbung führt.
„Seit Jahrzehnten konzentriert sich die Forschung darauf, zu erklären, warum aposematische Arten variabel sind, auch wenn die Theorie dies nicht zulässt“, sagt Professorin Johanna Mappes von der Universität Helsinki. Doch trotz der Debatte, die diese Theorie anregt, hat bisher noch niemand die zugrunde liegende Hypothese empirisch überprüft.
Anstatt sich auf den Weg ins Feld zu machen, bezog das Team seine Daten aus digitalisierten Aufzeichnungen des Natural History Museum of London, der Global Biodiversity Information Facility und des Symbiotica Collections of Arthropods Network.
Sie untersuchten 2.800 Flügelbilder von 82 Mottenarten, um die Variation von Mustern und Farben innerhalb jeder Art zu beurteilen. Statistische Tests berücksichtigten die Evolutionsgeschichte und ökologische Einflüsse, um festzustellen, ob sich die Variation zwischen getarnten und aposematischen Arten unterschied.
Die Ergebnisse stimmten mit der klassischen Hypothese überein: Getarnte Arten zeigten eine größere Variation in den Flügelmustern als aposematische Arten. Der Variationsunterschied war jedoch nicht in allen gemessenen Dimensionen vorhanden. Obwohl kryptische Arten eine größere Vielfalt an Flügelmustern aufwiesen, waren die Farb- und Kontrastvariationen dieser Muster zwischen kryptischen und aposematischen Arten auffallend ähnlich.
Dies deutet darauf hin, dass die Mustervariabilität wichtiger sein könnte, wenn es darum geht, die Suchbilder der Raubtiere zu stören und gleichzeitig wesentliche Farbmerkmale zur Tarnung oder Signalisierung auf bestimmten Oberflächen in ihren Lebensräumen beizubehalten. Der Zweck der Warnsignalisierung bei aposematischen Tieren kann auch zu Farbabweichungen in größerem Umfang führen, als bisher erwartet wurde.
„Natürlich gibt es auch Unterschiede zwischen aposematischen Arten, nur weniger als bei kryptischen“, sagt Professor Mappes.
Diese Studie unterstreicht auch das ungenutzte Potenzial der Nutzung digitaler Sammlungen als Testumgebung für offene Forschungsfragen. Die Antworten auf wichtige Fragen liegen möglicherweise bereits in Museen vor, nicht in vergessenen Kellern oder verstaubten Regalen, sondern digitalisiert und frei online verfügbar.
Allerdings werden Naturkundemuseen immer noch unterbewertet, um evolutionäre und ökologische Theorien zu testen, sagt Professor Mappes. Sammlungen können Empirikern einen leistungsstarken Forschungsweg bieten, der ansonsten angesichts der Theorie, die Generationenzeitskalen und Kontinentalbereiche abdeckt, mit ihren bloßen Mitteln zu kämpfen hat.
Zusammenfassend zeigt diese bahnbrechende Studie, dass die Antworten auf evolutionäre Fragen möglicherweise bereits in Online-Archiven liegen. Indem sie das digitale Zeitalter annehmen, können Evolutionsökologen Rätsel lösen, ohne sich auf ausgefeilte Feldsysteme verlassen zu müssen, sondern indem sie die erstaunlichen Bemühungen von Museen nutzen, ihre physischen Sammlungen zu digitalisieren.
Mehr Informationen:
Ossi Nokelainen et al., Raubtierselektion zur phänotypischen Variabilität kryptischer und aposematischer Motten, Naturkommunikation (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-45329-5