Vom Menschen freigesetzte Treibhausgase führen zu einer Erwärmung der Welt, und mit dieser Erwärmung steigt der Stress für viele Pflanzen und Tiere des Planeten. Dieser Stress ist so groß, dass viele Wissenschaftler glauben, dass wir uns derzeit inmitten des „sechsten Aussterbens“ befinden, da ganze Arten bis zu 10.000 Mal schneller verschwinden als vor dem Industriezeitalter. Wissenschaftler waren sich jedoch nicht sicher, welche Ökosysteme und welche Arten am stärksten gefährdet sind.
Neue Forschung, kürzlich veröffentlicht in Natur Klimawandel, zeigt erstmals, dass der Fokus auf das Risiko auf Artenebene eine große Variabilität der Temperaturtoleranz verschleiert, selbst innerhalb derselben Art, und dass diese Variabilität bei marinen Arten größer ist als bei terrestrischen Arten. Die Ergebnisse haben unmittelbare Auswirkungen auf Management- und Naturschutzpraktiken und bieten ein Hoffnungsfenster für die Bemühungen, sich an eine sich schnell erwärmende Welt anzupassen.
„Eine der wichtigsten biologischen Entdeckungen des letzten Jahrhunderts ist, dass die Evolution viel schneller ablaufen kann als bisher angenommen“, sagt Brian Cheng, Professor für Meeresökologie an der University of Massachusetts Amherst und leitender Autor der Veröffentlichung. „Eine der Folgen davon ist, dass sich verschiedene Populationen der exakt gleichen Art leichter an ihre lokale Umgebung anpassen können, als es die traditionelle Biologie für möglich gehalten hätte.“
Es stellt sich heraus, dass diese schnelle, lokalisierte Anpassung dazu beitragen kann, das Überleben in einer sich erwärmenden Welt zu sichern.
Durch die Durchführung einer Metaanalyse von 90 zuvor veröffentlichten Studien, aus denen Cheng und seine Co-Autoren Daten zu 61 Arten extrahierten, war das Team in der Lage, eine Reihe von „oberen thermischen Grenzen“ zu konstruieren – spezifische Temperaturen, oberhalb derer jede Art nicht überleben konnte.
Als sie jedoch weiter hineinzoomten und 305 verschiedene Populationen aus diesem Pool von 61 Arten betrachteten, stellten sie fest, dass verschiedene Populationen derselben Meeresart oft sehr unterschiedliche thermische Grenzen hatten. Dies deutet darauf hin, dass einige Populationen unterschiedliche Fähigkeiten entwickelt haben, um hohe Temperaturen zu tolerieren.
Der Schlüssel liegt also darin, verschiedene Populationen derselben Art miteinander zu verbinden, damit die Populationen, die sich an die höheren Temperaturen angepasst haben, diesen Vorteil an die Populationen mit den niedrigeren thermischen Grenzen weitergeben können. Mit anderen Worten, stellen Sie sich eine weit verbreitete Meeresart vor, wie den winzigen Atlantischen Killifisch, der von der warmen Küste Floridas in den Vereinigten Staaten im Norden bis zu den kalten Gewässern von Neufundland in Kanada vorkommt. Die Populationen der nördlichen Killifische können wärmeren Gewässern möglicherweise besser standhalten, wenn einige ihrer südlichen Verwandten in der Lage sind, ihr Verbreitungsgebiet auf natürliche Weise nach Norden zu verlagern.
„Der Maßstab ist wichtig“, sagt Matthew Sasaki, ein Meeresbiologe und Evolutionsökologe, der diese Forschung im Rahmen seines Postdoc-Stipendiums an der University of Connecticut abgeschlossen hat und der Hauptautor der Veröffentlichung ist. „Die Muster, die Sie bei den Arten sehen, sind nicht die gleichen, die Sie innerhalb der Arten sehen, und die Geschichte im Großen und Ganzen stimmt nicht unbedingt mit dem überein, was auf lokaler Ebene passiert.“
In einer weiteren Wendung entdeckte das Team, dem Biologen angehörten, die sich sowohl auf terrestrische als auch auf marine Ökosysteme spezialisierten, dass diese Variabilität innerhalb der Arten in erster Linie ein Merkmal von Tieren war, die im Ozean und in Gezeitengebieten leben. Populationen weit verbreiteter Arten, die an Land oder im Süßwasser leben, weisen eine weitaus größere Homogenität in ihren thermischen Grenzen auf und könnten daher empfindlicher auf steigende Temperaturen reagieren. An Land hingegen können Pflanzen und Tiere das Mikroklima nutzen, um sich abzukühlen und extreme Temperaturen zu vermeiden, indem sie beispielsweise schattige Plätzchen aufsuchen.
Zusammengenommen legen die Forschungsergebnisse nahe, dass ein einheitlicher Ansatz für die Erhaltung und Bewirtschaftung aller Arten nicht funktionieren wird. Stattdessen, schreiben die Autoren, müssen wir verstehen, wie sich Populationen an ihre lokalen Bedingungen angepasst haben, wenn wir ihre Anfälligkeit für sich ändernde Bedingungen vorhersagen wollen.
Ein effektiverer Ansatz würde darin bestehen sicherzustellen, dass Meeresarten in ihrem gesamten Verbreitungsgebiet weite Teile unbeschädigten Lebensraums finden können, damit sich verschiedene Populationen derselben Art vermischen und die Anpassungen weitergeben können, die ihnen helfen, wärmere Gewässer zu überleben. An Land müssen wir große Flächen kühler Ökosysteme – wie zum Beispiel alte Wälder – erhalten, die terrestrische Arten als Zufluchtsorte nutzen können.
„Der Hoffnungsschimmer hier“, sagt Cheng, „ist, dass wir ihnen mit einer auf die einzelnen Bevölkerungsgruppen zugeschnittenen Naturschutzpolitik Zeit verschaffen können, sich an die Erwärmung der Welt anzupassen.“
Mehr Informationen:
Matthew Sasaki et al, Größere evolutionäre Divergenz der thermischen Grenzen innerhalb mariner als terrestrischer Arten, Natur Klimawandel (2022). DOI: 10.1038/s41558-022-01534-y