Von der Eiszeit in den Genen der Alpenpflanzen
Die Verbreitung europäischer Alpenpflanzen hängt
eng mit der Erd- und Klimageschichte zusammen. Forschende der Eidgenössischen
Forschungsanstalt WSL zeigen dies in einer neuen Studie, in der sie die Verbreitung
von 239 alpinen Pflanzenarten und die genetischen Fingerabdrücke von 12 dieser
Arten im Alpenbogen analysierten. Das Ergebnis erstaunt: an drei Stellen im
Alpenraum erschwerten Gebirgsmassive die Ausbreitung der Arten.
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Die kriechende Berg-Nelkenwurz (Geum reptans) bevorzugt saure Standorte.
Sie ist eine der 12 Arten von Alpenpflanzen, die untersucht wurden. Foto: Felix Gugerli.
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Der Alpen-Klee (Trifolium
alpinum) kommt bevorzugt auf sauren Standorten vor. Foto: Felix Gugerli.
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Eine internationale
Forschungsgruppe unter der Leitung der WSL hat herausgefunden, dass diese historischen
Prozesse heute noch in den Verbreitungsmustern der Arten und in ihren
genetischen Linien abgebildet sind. Die Forscherinnen und Forscher haben die
Verbreitungsmuster von 239 alpiner Pflanzenarten und die genetischen
Fingerabdrücke von 12 dieser Arten im ganzen Alpenraum untersucht und mehrere
so genannte Kontaktzonen gefunden. Kontaktzonen sind Gebiete, in denen entweder
Arten oder genetische Linien aus verschiedenen Refugien aufeinander gestossen
sind. Diese Gebiete erschwerten die weitere Ausbreitung von Arten und Genen.
Die Verbreitungsmuster
der Arten zeigen drei Kontaktzonen: Die Aosta-Zone in den westlichen Alpen, die
zentralalpine Brenner-Zone zwischen Innsbruck und Gardasee sowie die Tauern-Zone
zwischen Salzburg und Triest in den Ostalpen. Die genetischen Fingerabdrücke hingegen
zeigen nur zwei Kontaktzonen und diese stimmen mit den zwei stärksten
Kontaktzonen der Arten-Verbreitungsmustern überein: die Aosta- und die
Brenner-Zone. Die Übereinstimmung der zwei Kontaktzonen ist erstaunlich, weil
sich Arten und Gene unterschiedlich ausbreiten: Arten nur über Samen und Gene
zusätzlich über Pollen. Da Pollen durch den Wind oder durch Insekten über weite
Strecken transportiert werden können, ist ihre Ausbreitung - und damit jene der
Gene - effektiver als jene von Samen. Somit wurde die weniger hohe Tauern-Zone
durch grossräumige Pollenausbreitung verwischt und ist in den Mustern der
genetischen Fingerabdrücke nur noch schwach erkennbar.
Die
Resultate zeigen, dass Arten und Gene während und nach der Eiszeit denselben
Prozessen unterworfen waren und dass die Wiederbesiedlung der eisfreien Gebiete
ähnlichen Einwanderungsrouten folgte. Ein wichtiger Grund für die
übereinstimmende Lage der Kontaktzonen ist, dass diese ausgeprägte
Höhenunterschiede aufweisen: In der Aosta-Zone liegen zwischen Gipfeln und
Tälern mehr als 4000 m Höhenunterschied, in der Brenner-Zone über 3000 m. Diese
Höhenunterschiede stellten Hindernisse dar, welche die weitere Ausbreitung
stark behinderten. Dies ist ein wichtiger Grund dafür, dass Arten und Gene, die
aus verschiedenen Refugien wieder einwanderten, gerade dort in Kontakt kamen. Die
Tauern-Zone hingegen zeigt eine weniger stark ausgeprägte Topographie, die im
Verlauf der nacheiszeitlichen Wiederbesiedlung zwar von Pollen aber nicht von
Samen überwunden werden konnte. Die Studie zeigt auch, dass die Kontaktzonen
von Arten über längere Zeit erhalten bleiben als jene von Genen.
Diese
Prozesse fanden über mehrere tausend Jahre statt, prägen aber heute noch die Verbreitung
von Alpenpflanzen und ihrer genetischen Linien. Alpenpflanzen haben sich
während den letzten Eiszeiten in eisfreie Refugien zurückgezogen, weil ihre
Lebensräume von Gletschern bedeckt waren. Diese Refugien lagen meist in den
Randregionen der Alpen. Nach dem Ende der letzten Eiszeit – vor etwa 18000
Jahren – haben die Alpenpflanzen von den Refugien aus die eisfrei gewordenen
Lebensräume neu besiedelt.
Thiel-Egenter C. et al. (2011). Break zones in the distributions of alleles and species in alpine plants. Journal of Biogeography, 38, 772–782.
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