Die Frage, warum manche Zweige des Lebensbaums in tausende Arten explodieren, während andere klein bleiben, prägt seit Charles Darwin die Evolutionsbiologie.
Mein Kollege und ich haben eine neue Studie über Kaktusblüten veröffentlicht, die möglicherweise zur Erklärung des Rätsels beiträgt.
Seit mehr als einem Jahrhundert betrachten Wissenschaftler Blumen, die auf einen bestimmten Bestäuber oder eine bestimmte Umgebung spezialisiert sind, als Treiber für die Entwicklung einer neuen Vielfalt. Unsere neue Forschung stellt diese Idee in Frage, was die Art und Weise verändern könnte, wie Wissenschaftler über die Kräfte denken, die die Artenvielfalt in der gesamten Pflanzenwelt schaffen.
Die Familie der Kakteen, die außergewöhnlich vielfältig ist und zu den am stärksten bedrohten Pflanzengruppen weltweit gehört, ist ein eindrucksvolles Beispiel dafür, wie einige Evolutionslinien gedeihen, während andere Schwierigkeiten haben.
Kakteen sind Symbole für langsames Wachstum. Es kann ein Jahrzehnt dauern, bis ein hoch aufragender Saguaro einen Zentimeter groß wird, und der psychedelische Peyote braucht Jahrzehnte, um zu reifen. Dennoch ist die Familie der Kakteen eine der sich am schnellsten entwickelnden Pflanzengruppen der Erde. In den letzten 20 bis 35 Millionen Jahren sind rund 1.850 Kakteenarten entstanden. Auch wenn das langsam klingt, ist es in geologischen Zeiträumen ein Wimpernschlag.
Im Vergleich dazu hat etwa ein Viertel der 415 anderen Blütenpflanzenfamilien fünf oder weniger Arten. Diese Pflanzenfamilien verzweigten sich nie so schnell wie die Kakteen.
Wüsten werden oft als unveränderliche und gnadenlose Landschaften vorgestellt, dennoch können sie Schauplätze schneller evolutionärer Innovationen sein.
Wissenschaftler haben die große Zahl der Kaktusarten mit der Spezialisierung der Bestäuber in Verbindung gebracht, bei der sich Kaktusblüten an bestimmte Bestäuber wie Bienen, Motten oder Kolibris anpassen.
Eine andere Idee führt den evolutionären Erfolg der Kakteen auf die Ausbreitung der Wüsten in den letzten 30 Millionen Jahren zurück, da weite Teile Amerikas trockener und offener wurden.
Kakteen schienen perfekt zu dieser Idee zu passen. Ihre Blüten variieren von kleinen, dezenten Blüten bis hin zu großen, sich nachts öffnenden Blüten. Einige werden von Bienen bestäubt, andere von Kolibris, Motten oder Fledermäusen.
Kaktusblüten sind vergänglich und wunderschön, halten oft nur wenige Tage und werden von hingebungsvollen „Pflanzeneltern“ mit Spannung erwartet. Kürzere Blüten sind typischerweise mit der Bestäubung durch Bienen verbunden, während sich bei Fledermäusen, Kolibris und Motten wiederholt längere, röhrenförmige Formen entwickelt haben.
Über den Autor
Jamie Thompson ist Dozent für Evolutionsbiologie an der University of Reading.
Dieser Artikel wurde erstmals von The Conversation veröffentlicht und wird unter einer Creative Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.
Meine Studie aus dem Jahr 2024, in der viel mehr Arten untersucht wurden als in früheren Studien, ergab jedoch, dass weder Trockenheit noch Bestäubung – die beiden Haupthypothesen für die Vielfalt der Kakteen – eine überzeugende Erklärung darstellten. Dies stellte eine seit langem bestehende Idee in Frage, die auf Darwin zurückgeht, der vorschlug, dass spezialisierte Blumen die Bildung neuer Pflanzenarten fördern könnten.
Meine Kollegen und ich haben kürzlich die Cactus Ecological Database (CactEcoDB) veröffentlicht, die Merkmalsdaten und Stammbäume für Kakteen bereitstellt, um Forschern zu helfen, ihre Herkunft und Zukunft zu verstehen. Als wir diese Daten in einem aktuellen Artikel in der Zeitschrift analysierten Biologiebriefehaben wir ein unerwartetes Muster gefunden. Wir haben Daten zur Blütenlänge von mehr als 750 Kakteenarten zusammengestellt und dabei eine außergewöhnliche Bandbreite offenbart, die von zwei Millimeter großen Blüten bis hin zu Blüten in der Größe eines großen Tellers reicht. Diese Variation spiegelt die Anpassung an sehr unterschiedliche Bestäuber wider.
Als wir den Stammbaum der Kakteen analysierten, stellten wir fest, dass die Geschwindigkeit, mit der sich die Blütengröße entwickelt, die Bildung neuer Arten antreibt, und zwar sowohl über aktuelle als auch über tiefe Evolutionszeitskalen hinweg. Die natürliche Selektion scheint keine bestimmte Blütengröße zu begünstigen. Nichtsdestotrotz führte es zu wiederholten Ausbrüchen schneller Veränderungen im Evolutionsbaum der Kakteen hin zu unterschiedlichen Größen.
Was das bedeutet, ist einfach, aber wirkungsvoll. Es ist nicht das Vorhandensein eines bestimmten Blütentyps oder Bestäubers, der die Evolution der Kakteen vorantreibt. Es ist die Geschwindigkeit, mit der sich die Blütentypen entwickeln, unabhängig vom Ergebnis. Arten mit kleineren und größeren Blüten können sich schnell in neue Arten aufspalten, sofern sie sich im Laufe ihrer Evolution schnell verändert haben.
Warum das wichtig ist
Diese Erkenntnis hat Auswirkungen auf den Naturschutz. Unsere Studie legt nahe, dass die Fähigkeit einer Pflanze zu evolutionären Veränderungen, die wichtig ist, um Perioden von Umweltveränderungen und Aussterben – wie die, die die Erde derzeit erlebt – überlebt, wichtiger ist als jede spezifische Anpassung.
Beim Schutz der biologischen Vielfalt geht es nicht nur um die Rettung der Arten, die wir heute sehen, sondern auch darum, das evolutionäre Potenzial zu bewahren, das die Entstehung neuer Arten ermöglicht. Einige Arten scheinen derzeit stabil oder unauffällig zu sein, bergen jedoch großes Zukunftspotenzial.
Fast ein Drittel der Kakteenarten sind vom Aussterben bedroht. Dies ist einer der höchsten Anteile aller Pflanzengruppen und wir laufen Gefahr, ganze Evolutionslinien der Kakteen zu verlieren, nicht nur Arten.
Der Schutz von Kakteen und der Natur im weiteren Sinne bedeutet, einen fortlaufenden Evolutionsprozess zu schützen, der es dem Leben ermöglicht, in einigen der rauesten Umgebungen der Erde zu gedeihen.
