Drehscheibe Afrika: Bayreuther Studie zeigt tropischen Ursprung der Hundsgiftgewächse
Gemeinsam mit einer brasilianischen Forschergruppe hat ein Team des Lehrstuhls für Pflanzensystematik der Universität Bayreuth die evolutionäre Entwicklung der Apocynaceae (dt.: Hundsgiftgewächse) erforscht. Diese Familie von Blütenpflanzen, die zu den zehn größten der Welt gehört, hat ihren Ursprung in den Tropen. Bei ihrer globalen Verbreitung spielte der afrikanische Kontinent eine entscheidende Rolle.
Asclepias curassavica – die Indianer-Seidenpflanze aus Nordamerika. Sie ist auch als Zierpflanze weit verbreitet. Foto: U. Meve/UBT
Weltweit steht heute der beschleunigte Rückgang der Biodiversität im Fokus wissenschaftlicher Studien, doch die Ursprünge biologischer Artenvielfalt liegen in vielen Fällen noch im Dunkeln. Biolog*innen der Universität Bayreuth haben nun in Zusammenarbeit mit Forschungspartnern in Brasilien Einblicke in die vergangenen 80 Millionen Jahre der Familie der Hundsgiftgewächse (Apocynaceae) gewonnen. „Über die Herkunft der Apocynaceae, deren 5350 bekannte Arten weltweit verbreitet sind, wussten wir eigentlich nichts“, sagt Dr. Nicolai Nürk, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Pflanzensystematik der Universität Bayreuth. „Wo sind sie entstanden und wie schnell haben sie sich diversifiziert? Wie ist es den Hundsgiftgewächsen gelungen, sich global auszubreiten? Das sind die Hauptfragen, die wir untersucht haben“, erklärt Nürk.
Die Forscher nutzten Hypothesentests, ein statistisches Verfahren, um experimentell nicht zugängliche Behauptungen zu überprüfen und eine datierte Arten-Stammbaumzusammen mit Verbreitungsdaten der Pflanzenarten, um mehrere biogeografische Szenarien zum Ursprung und der historischen Verbreitung der Apocynaceae zu untersuchen. „Unsere Ergebnisse zeigen deutlich, dass die Familie vor etwa 85 Millionen Jahren ihren Ursprung in den Tropen hat und dass Afrika ein Zentrum und eine Drehscheibe für die Evolution der Apocynaceae in den letzten 80 Millionen Jahren war“. Wo genau ihr Ursprung lag, also auf welchem der damaligen Kontinente, konnten die Forscher allerdings nicht eindeutig feststellen. „Das ist ein häufiges Problem bei Stammbäumen, die so viele Millionen Jahre zurückreichen – leider können wir nicht in die Vergangenheit reisen, um direkte Beobachtungen zu machen“, sagt Nürk.
Zugleich zeigt die aktuelle Studie, dass eine sukzessive Erweiterung der geografischen Verbreitung und der ökologischen Toleranz auftraten, die eng mit neu entwickelten funktionellen Merkmalen zusammenhängen, wie z. B. windverbreitete Samen und Pollenkörnern, die in Paketen (Pollinien) und nicht einzeln übertragen werden. Diese evolutionären Innovationen ermöglichten es den Vorfahren der Apocynaceae den tropischen Wald zur verlassen und sich in offeneren Lebensräumen mit stärker schwankenden Klimabedingungen zu etablieren, als das globale Klima vor etwa 35 Millionen Jahren deutlich kühler und trockener wurde. „Vereinfacht gesagt, waren es diese Innovationen zusammen mit den neu verfügbaren Lebensräumen, die die Artbildung antrieben. Das hat zu ihrer globalen Verbreitung, dem heutigen Artenreichtum und ihrer ökologischen Vielfalt geführt“, erläutert Nürk. Das komplexe Zusammenspiel von klimatischen Veränderungen und evolutionären Innovationen ermöglicht den Hundsgiftgewächsen vom globalen Wandel zu profitieren. „Dieses Zusammenspiel erlaubt den Pflanzen, sich an veränderte Bedingungen anzupassen, allerdings meist über Zeiträume von vielen Millionen von Jahren“, schließt Nürk.
Veröffentlichung:
Bitencourt C, Nürk NM, Rapini A, Fishbein M, Simões AO, Middleton DJ, Meve U, Endress ME, Liede-Schumann S. 2021. Evolution of dispersal, habit, and pollination in Africa pushed Apocynaceae diversification after the Eocene-Oligocene climate transition. Frontiers in Ecology and Evolution 9: 617.
doi: 10.3389/fevo.2021.719741
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