Eine neue Forschungsarbeit der Universitäten von Bristol und Sheffield beschäftigt sich damit, wie Farne sich an die extremen Umweltbedingungen in den Anden Südamerikas angepasst haben. Die Studie wurde am 23. Oktober 2014 in PLoS ONE veröffentlicht.
Farne werden als „alte“ Pflanzenspezies betrachtet: Einige von ihnen existierten Seite an Seite mit den Dinosauriern vor mehr als 200 Millionen Jahren. Eine Gruppe von Farnen aus den Anden entwickelte sich allerdings erst sehr viel später. Ihre völlig neue Form und Struktur, die Morphologie, entstanden und spezialisierten sich in den vergangenen zwei Millionen Jahren. Diese neue Morphologie scheint vorteilhaft für die Besiedlung der extremen Umgebung in den hohen Anden zu sein.
Dr. Patricia Sanchez-Baracaldo von der University of Bristol und Dr. Gavin Thomas von der University of Sheffield verwendeten molekulare und morphologische Daten, um eine Farngruppe zu untersuchen, die in einem einzigartigen Ökosystem in den Anden wächst.
Dieses Ökosystem trägt die Bezeichnung Páramo. Es bildete sich vor relativ kurzer Zeit (vor circa 3-5 Millionen Jahren), als es in den Anden zu einem Hebungsereignis kam. Das bot Pflanzen neue ökologische Möglichkeiten für ihre Ausbreitung und ihr Wachstum. Andere Pflanzen aus Nordamerika und aus gemäßigten, südlichen Regionen waren ebenfalls in der Lage, diese neuen Páramo-Umgebungen zu besiedeln.
Im Gegensatz zum urbildlichen tropischen Regenwald, wo die Bäume groß sind und einige Pflanzen riesige Blätter haben, sind die Pá-Umgebungen offenere, tundra-ähnliche Biome, in denen die Pflanzen klein sind und viel kleinere Blätter besitzen, von denen manche sehr haarig sind.
Größere Höhen nahe des Äquators erfahren im 24-Stunden-Rythmus extreme Veränderungen mit sehr kalten Nächten und sehr heißen Tagen. Um hier zu wachsen, mussten einige Pflanzen neue Anpassungen hinsichtlich der Form und Blattstruktur hervorbringen, was ihnen erlaubte, mit den kalten Nächten und der starken Sonneneinstrahlung in der Mittagszeit zurechtzukommen.
Das Team aus Bristol und Sheffield stellte fest, dass eine Farngruppe aus der Páramo-Umgebung hochgradig modifizierte Blätter entwickelte, welche die eingerollten Farnwedel eines jungen Farns bewahren und dennoch geschlechtsreif sind. Einige Spezies aus den Páramo-Systemen besitzen über 300 Blättchenpaare pro Wedel. Das steht im Gegensatz zu ihren nächsten Verwandten in den geschützteren Lebensräumen des Nebelwaldes unterhalb der Berge, die nicht mehr als zwölf Blättchenpaare pro Wedel aufweisen. Darüber hinaus wird die Länge dieser Blättchen mit zunehmender Höhe rasch kleiner.
Die Forscher fanden außerdem heraus, dass die Rate, mit der neue biologische Spezies entstehen (Artenbildung), bei Páramo-Farnen deutlich höher ist als bei Farnen aus anderen Ökosystemen.
Dr. Sanchez-Baracaldo von der School of Geographical Sciences an der University of Bristol sagte: „Diese Farne sind bemerkenswert, weil sie – in geologischen Maßstäben betrachtet – rasch eine neue Morphologie als Reaktion auf die neuen und extremen Umweltbedingungen entwickelten. Es ist faszinierend zu sehen, dass Farne aus dem Nebelwald durch einen Prozess namens ‚konvergente Evolution‘, bei dem ähnliche Merkmale unabhängig voneinander in Spezies verschiedener Abstammungslinien entstehen, als Reaktion auf die gleichen umweltbedingten Faktoren zu der gleichen ‚Lösung‘ gelangten.“
Abhandlung: „Adaptation and convergent evolution within the Jamesonia-Eriosorus complex in high-elevation biodiverse Andean hotspots“ von Patricia Sanchez-Baracaldo und Gavin H. Thomas in PLOS ONE.
Quelle: http://www.bristol.ac.uk/news/2014/october/andean-ferns.html
(THK)
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