As Juwelenblumen Sie breiteten sich in den letzten Millionen Jahren aus der Wüste im Südwesten Kaliforniens aus und ließen sich dort nieder, wo sie sich heimisch fühlten, wie eine neue Studie von Bontager und Kollegen zeigt. Die in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichte Arbeit zeigt, dass die Fähigkeit von Pflanzen und Tieren, sich an veränderte Klimabedingungen anzupassen, könnte eingeschränkter sein, als es scheintEs scheint, dass das, was wie Klimaanpassung aussieht, in Wirklichkeit eine Nischenkonstruktion sein könnte, sodass Pflanzen vertraute Bedingungen schaffen anstatt sich weiterzuentwickeln, um eine erweiterte Nische zu tolerierenDies stellt die Annahme in Frage, dass Arten, die in unterschiedlichen geografischen Regionen leben, eine unterschiedliche Klimatoleranz entwickelt haben.

„Ich war ehrlich überrascht“, sagte Sharon Strauss, emeritierte Professorin am Institut für Evolution und Ökologie und korrespondierende Autorin der Studie. „Sie haben sich nicht so weit entwickelt, wie man denken würde.“ Die Studie zeigt auch die wichtige Rolle von Herbarien – Sammlungen gepresster und getrockneter Pflanzen – kann in der ökologischen Forschung spielen.

Ein Herbarbeleg von Streptanthus breweri (Brewers Juwelenblume), gepresst und auf weißem Archivpapier montiert. Das Exemplar zeigt mehrere verzweigte Stängel mit kleinen, wechselständigen Blättern und endständigen Büscheln kleiner dunkler Blüten. Das Pflanzenmaterial erscheint braun und vertrocknet. Sammlungsetiketten am unteren Rand weisen darauf hin, dass das Exemplar in Lake County, Kalifornien, gesammelt wurde. In der oberen rechten Ecke befindet sich ein runder Herbarstempel mit der Nummer 168469. Das Exemplar veranschaulicht die Art der historischen Pflanzensammlung, die in der im Blogbeitrag beschriebenen Klimaforschung verwendet wurde.
Ein Exemplar einer Juwelenblume (Streptanthus brewerii) aus dem John M. Tucker Herbarium der UC Davis. Juwelenblumenarten kommen in Gebieten Kaliforniens vor, die im Allgemeinen kühler und feuchter sind als die südwestlichen Wüsten, aus denen die Gruppe stammt. Eine neue Studie anhand von Herbariumsammlungen zeigt jedoch, dass Juwelenblumen bestimmte Gebiete und Blütezeiten auswählen, die ihnen ein wärmeres und trockeneres Klima als ihre gesamte Umgebung ermöglichen. Foto: UC Davis.

Strauss, Postdoktorand Megan Bontrager und Kollegen verwendeten etwa 2,000 Exemplare von 14 Arten von Juwelenblumen aus das Konsortium der kalifornischen Herbarien, eine Online-Ressource, die auf mehreren Pflanzensammlungen basiert, darunter Das eigene Herbarium der UC DavisDie meisten Juwelenblumen sind einjährige Pflanzen, die mit dem ersten nennenswerten Regen der Saison keimen. Durch die Rekonstruktion der lokalen Klimabedingungen für jedes Exemplar konnten die Forscher daher abschätzen, wann die Pflanze aus dem Samen keimte und wie lange sie vor der Ernte wuchs.

Basierend auf dem durchschnittlichen Klima über ein Jahr, einige Juwelenblume Einige Arten leben in deutlich kälteren und feuchteren Gebieten als andere. Als das Team jedoch das lokale Klima zu der Zeit untersuchte, als die Pflanzen oberirdisch wuchsen, ergab sich ein anderes Bild. Die Umgebungen, in denen die Pflanzen wachsen Die Tage, an denen sie ihre Zeit verbrachten, waren im Allgemeinen wärmer und trockener als die Umgebung.

„Wenn man sich das Jahresklima ansieht, könnte man meinen, die Arten hätten sich stark voneinander abgegrenzt, doch tatsächlich sind die Arten gut darin, heißere, trockenere Zeiten und Gebiete zu finden“, sagte Strauss. Beispielsweise bevorzugen die Pflanzen sonnigere, nach Süden ausgerichtete Hänge. Am nördlichen Ende ihres Verbreitungsgebiets Juwelenblumen kommen in Gebieten mit trockeneren Böden vor.

Die Forschung zeigt, wie sich das „erlebte“ Klima vom Jahresklima unterscheiden kann, wenn Pflanzen Mikroklimata oder Rückzugsorte nutzen oder Strategien wie die Veränderung des Keim- oder Blütezeitpunkts anwenden. Diese Erkenntnis hat Auswirkungen auf die Naturschutzplanung.

Wenn Juwelenblumen lokale Nischen in bestimmten Lebensräumen finden, könnten Artenverteilungsmodelle, die auf jährlichen Klimadaten basieren, die klimatischen Toleranzen der Arten dramatisch überschätzen. Lokale Populationen benötigen möglicherweise sehr spezifische lokale Bedingungen, was bedeutet, dass eine enge Bebauung sie eher zum Aussterben bringen kann, als ihnen Raum zur Flucht zu geben. Im Fall der Juwelenblumen, von denen mehrere Arten gefährdet sind, deutet dies darauf hin, dass Erhaltungsstrategien sollte sich auf den Schutz bestimmter saisonaler Bedingungen und Mikrorefugien konzentrieren.

Für die Juwelenblumen könnte dieser Konservatismus auch erklären, warum sie in Serpentinböden wachsen können, Böden aus verwittertem Gestein gewonnen die für die meisten Pflanzen unerwünscht sind. Diese Anpassung wäre eine Reaktion auf das Verbleiben in der gleichen Klimanische. In einer kürzlich erschienenen Arbeit von Qiao und Kollegen wurde argumentiert, dass Die Unfähigkeit einiger Pflanzen, sich anzupassen, könnte überraschenderweise ein Motor der Evolution seinWas paradox erscheint, ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass der Nischenkonservatismus dazu führt, dass Populationen fragmentiert und isoliert werden, so dass sie sich im Vergleich zu ihren entfernten Verwandten auf ihre eigene Weise entwickeln müssen.

Die Autoren weisen darauf hin, dass ihre Methodik Wissenschaftlern einen differenzierteren Ansatz zum Klima ermöglicht. Ein Samen ist wahrscheinlich deutlich widerstandsfähiger als ein Sämling, daher sind Wintertemperaturen und Durchschnittstemperaturen möglicherweise weniger wichtig als die saisonalen Temperaturen rund um die Keimung. Herbarien, in denen die Phänologie und das Wachstumsstadium von Pflanzen zusammen mit Datum und Ort der Sammlung aufbewahrt werden, können die für diese genauere Betrachtung des Klimas benötigten Daten liefern. In ihrer Arbeit nennen die Autoren einige Beispiele.

Für die einjährige Pflanze Mollugo verticillata, Artenverteilungsmodelle, die auf Klimaaufzeichnungen von Herbarium-Belegsammlungen nach Monat und Jahr waren bei der Vorhersage räumlicher Ereignisse genauer als solche, die langfristige Durchschnittsklimavorhersagen verwendeten. Saisonale Modelle besser vorhersehbare Ereignisse des invasiven Senfs Capsella bursa-pastoris im neuen Sortiment als jährliche Nischenmodelle.

Diese Studie unterstreicht die Bedeutung von Herbarien für das Verständnis der Reaktionen von Arten auf Umweltveränderungen. Die Kombination jahrhundertealter Exemplare mit modernen Klimadatenbanken kann verborgenen Nischenkonservatismus aufdecken, der durch jährliche Klimaanalysen verdeckt werden könnte. Herbarien bieten, wie naturhistorische Sammlungen, eine zeitliche Tiefe und ein Verständnis der Arten, das allein durch Feldstudien nicht erreicht werden kann.

LESEN SIE DEN ARTIKEL

Bontrager, M., Worthy, SJ, Cacho, NI, Leventhal, L., Maloof, JN, Gremer, JR, Schmitt, J. und Strauss, SY (2025) „Herbarexemplare enthüllen eine eingeschränkte saisonale Klimanische trotz unterschiedlicher Jahresklimata in einer Wildblumenklade“, Proceedings of the National Academy of Sciences der Vereinigten Staaten von Amerika, 122(28), S. e2503670122. Verfügbar um: https://doi.org/10.1073/pnas.2503670122.

Original-Pressemeldung: Eurekalert.

Titelbild: Streptanthus breweri CC-BY Chloe und Trevor Van Loon / iNaturalist. Den Naturforscher-Blog von Chloe Van Loon finden Sie unter https://chloevanloon.com/blog/.