Jeder, der in der Schule oder darüber hinaus Biologie studiert hat, wird sich möglicherweise daran erinnern, dass eine hohe Vielfalt als Bereicherung für jedes Ökosystem angesehen wird und seine Produktivität und Widerstandsfähigkeit gegen Störungen erhöht. Die meisten Studien über die Auswirkungen einer hohen Diversität auf Ökosysteme konzentrieren sich jedoch eher auf die Diversität zwischen Arten als auf die Diversität innerhalb derselben Art. Trotzdem haben einige Studien gezeigt, dass die Merkmalsdiversität innerhalb derselben Art (intraspezifische Diversität) auch eine hohe Produktivität und Widerstandsfähigkeit von Ökosystemen unterstützt.
Es ist unklar, inwieweit die intraspezifische Merkmalsdiversität, die der Produktivität und Widerstandsfähigkeit des Ökosystems zugute kommt, aus genetisch bedingter Diversität oder phänotypischer Diversität resultiert, die durch Umweltunterschiede getrieben wird. Letzteres kann durch Epigenetik untermauert werden, reversible Modifikationen der DNA, die über Generationen weitergegeben werden können. Puy und Kollegen in ihrem jüngsten Artikel in Annals of Botany Entwerfen Sie ein Zwei-Generationen-Experiment mit Arabidopsis Thaliana um zu testen, inwieweit genetische Vielfalt und umweltbedingte Unterschiede zur innerartlichen Vielfalt beitragen. Sie berücksichtigen auch, wie sich dies auf die mögliche Widerstandsfähigkeit und Produktivität von Ökosystemen auswirken kann.
Die Autoren verwenden Nachkommenpopulationen von Arabidopsis Pflanzen verschiedener genetischer Ökotypen. Die Eltern wurden entweder unter konstanten oder variablen Umweltbedingungen aufgezogen. Die Nachkommen wurden dann entweder als Monokulturen oder Mischungen in der nächsten Generation kultiviert. Puy und Kollegen finden heraus, dass gemischte Populationen, die von Eltern stammen, die unter unterschiedlichen Umweltbedingungen aufgewachsen sind, eine höhere phänotypische Vielfalt aufweisen. Eine Reihe von Experimenten bestätigt, dass dieser Effekt generationsübergreifend ist (dh von den Elternpflanzen vererbt wird). Darüber hinaus ging die Merkmalsvielfalt der gemischten Nachkommenpopulationen verloren, wenn eine chemische Behandlung verwendet wurde, um eine bestimmte Art epigenetischer Modifikation zu entfernen. Dies stützt frühere Vorhersagen, dass die vererbbare phänotypische Vielfalt, die durch Umweltunterschiede angetrieben wird, auf Epigenetik basiert und möglicherweise auch einen wesentlichen Beitrag zur innerartlichen Vielfalt in Ökosystemen leistet.
Die Autoren stellen auch fest, dass gemischte Populationen mit reduzierten epigenetischen Modifikationen weniger produktiv waren als Monokulturpopulationen, was darauf hinweist, dass ein extremer Verlust erblicher umweltbedingter Effekte der Produktivität in gemischten Gemeinschaften abträglich ist. Es konnte jedoch keine Auswirkung auf die Produktivität in genetisch unterschiedlichen Populationen oder Populationen mit gemischtem Umwelterbe festgestellt werden, die nicht behandelt worden waren, um epigenetische Modifikationen zu entfernen.
Während genetische und vererbbare umweltbedingte Diversität daher möglicherweise keine wesentliche Rolle bei der Produktivität in diesen relativ kurzfristigen Experimenten spielt Arabidopsis Pflanzen unterstützen die Ergebnisse von Puy und Kollegen eine Rolle für vererbbare epigenetische Modifikationen bei umweltbedingten verschiedenen Merkmalen, die für die Produktivität in gemischten Gemeinschaften wichtig sind. Wie die Autoren spekulieren: "Dieser Aspekt könnte von besonderer Bedeutung sein, wenn man sich raschen Umweltveränderungen stellt, da transgenerationale Effekte zunehmend als Determinanten für eine erfolgreiche Anpassung von Pflanzen an ein neues Klima erkannt wurden".
