Konvergente Evolution ist ein zentrales Thema in der vergleichenden Biologie, weil sie oft als Beweis für Anpassung durch natürliche Selektion gewertet wird. Ähnliche Attribute in nicht verwandten Gruppen spiegeln Anpassungsreaktionen auf ähnliche Umweltbelastungen wider, obwohl die ursprünglichen Vorfahrenzustände unterschiedlich waren. Konvergente Evolution wurde in vielen Fällen dokumentiert, einschließlich klassischer Beispiele mit morphologischen, ökologischen und verhaltensbezogenen Ähnlichkeiten zwischen Plazenta- und Beuteltier-„Wölfen“, der ähnlichen Flügelform und -größe von Fledermäusen und Vögeln oder der morphologischen Ähnlichkeit zwischen den Kakteen Amerikas und Wolfsmilch und Seidenpflanzen Afrikas. Da die zentrale Konvergenzvorhersage eine ähnliche Organismenstruktur und -funktion in ähnlichen Umweltkontexten ist, ist es entscheidend, die Ähnlichkeit der Umwelt genauso sorgfältig zu bewerten wie die Organismenähnlichkeit.
Die meisten Konvergenzstudien konzentrierten sich auf biologische Merkmale im Gegensatz zu Umweltmerkmalen, einschließlich Morphologie, Gemeinschaftsstruktur, Physiologie und Artenvielfalt. Alle diese Studien haben nützliche Informationen zum Verständnis der Konvergenz geliefert, aber da sie nur qualitative Beschreibungen der Umwelt oder grobe Klimamessungen enthielten, ließen sie die entscheidende Annahme ähnlicher Umweltbelastungen ungeprüft. Neu verfügbare Klimadaten ermöglichen die Untersuchung des Umweltaspekts von Konvergenzvorhersagen. Konvergenz der klimatischen Bedingungen kann als Überlappung im Umweltraum interpretiert werden; Im Gegensatz dazu kann Divergenz als unterschiedliche Bereiche im Umweltraum interpretiert werden.
Um die Hypothese der Konvergenz der Umweltanforderungen quantitativ zu testen, wurde kürzlich ein Artikel in Annals of Botany untersucht das klassische Beispiel einer scheinbar konvergenten Evolution zwischen den Sukkulenten der amerikanischen Trockengebiete, den Kakteen, und ihren entfernt verwandten afrikanischen Analoga, den Seidenpflanzen (Apocynaceae), Wolfsmilchgewächse (Euphorbiaceae) und Eispflanzen (Aizoaceae). Dieser Fall hat die konvergente Evolution in unzähligen Veröffentlichungen seit über 100 Jahren illustriert. Beim Vergleich der Umweltähnlichkeit mit Nischenmodellierungswerkzeugen, Randomisierungstests zur Nischenähnlichkeit und multivariaten Analysen für 19 bioklimatische Variablen stellen die Autoren fest, dass, obwohl die ausgewählten Standorte „ähnliche“, aber nicht verwandte Lebensformen aufweisen, fast alle Ergebnisse mehr Klimaunterschiede als Ähnlichkeiten zwischen ihnen hervorheben Hotspots. Eine gröbere Perspektive zeigt, dass die Standorte Trockengebieten mit relativ mäßiger Dürre und milden Temperaturen ähnlich sind, aber die Ergebnisse unterstreichen die potenziell objektive Natur der Zuschreibung von „Ähnlichkeit“ in solchen Studien.
Konvergieren oder nicht konvergieren im Umweltraum: Testen ähnlicher Umgebungen zwischen analogen Sukkulenten aus Nordamerika und Afrika. Annals of Botany (2013) 111 (6): 1125-1138. doi: 10.1093/aob/mct078
Konvergente Evolution wird herangezogen, um die Ähnlichkeit zwischen nicht verwandten Organismen in ähnlichen Umgebungen zu erklären, aber die meisten Bewertungen der Konvergenz analysieren die Ähnlichkeit der Eigenschaften von Organismen und nicht der Umgebung. Diese Studie konzentriert sich auf die kugeligen Sukkulenten Amerikas, die Kakteen, und ihre Gegenstücke in Afrika in den Familien Mittagsblume, Wolfsmilch und Wolfsmilch. Obwohl sie oft als Musterbeispiele für eine konvergente morphologische Evolution hochgehalten werden, blieb die Umweltähnlichkeit dieser Pflanzen aus quantitativer Sicht weitgehend ungeprüft. Fünf Hotspots (Zentren mit hoher Artenvielfalt von Kugelsukkulenten) wurden ausgewählt, zwei in Mexiko und drei in Südafrika. Ihre Umgebungen wurden mit Nischenmodellierungswerkzeugen, Randomisierungstests auf Nischenähnlichkeit und multivariaten Analysen verglichen, um auf Umgebungsähnlichkeit zu testen. Obwohl die ausgewählten Standorte „ähnliche“, aber nicht verwandte Lebensformen aufweisen, zeigten fast alle unsere Ergebnisse mehr klimatische Unterschiede als Ähnlichkeiten zwischen den Hotspots. Interprediction von Nischen innerhalb und zwischen Kontinenten, ein Nischenäquivalenztest und MANOVA-Ergebnisse zeigten signifikante Unterschiede. Im Gegensatz dazu zeigte ein Nischenähnlichkeitstest, dass die Vergleiche Cuatrociénegas–Richtersveld, Huizache–Knersvlakte und Huizache–Richtersveld ähnlich waren. Unterschiede in den Niederschlags- und Temperaturregimen und der potenzielle Einfluss edaphischer Faktoren können an den Unterschieden zwischen den Hotspots beteiligt sein. Darüber hinaus können Unterschiede in Struktur, Morphologie und Physiologie der kugelförmigen Sukkulenten mit einigen der klimatischen Unterschiede zusammenfallen; dh gegebene Konvergenz als Evolution ähnlicher Morphologien unter ähnlichen Bedingungen, dann kann es sein, dass unterschiedliche Umgebungen unauffällige morphologische Unterschiede diagnostizieren. Obwohl feinskalige Unterschiede zwischen den Standorten gefunden wurden, zeigt eine gröbere Perspektive, dass diese Standorte Trockengebieten mit relativ mäßiger Dürre und milden Temperaturen eindeutig ähnlich sind, was veranschaulicht, wie alle Studien zur Konvergenz sich mit der Frage befassen müssen, wie ähnlich zwei Entitäten zuvor sein müssen sie gelten als konvergent.
