07.09.2022 Lage, Lage, Lage! Was zur Verholzung auf Inseln führt

Ein deutsch-niederländisches Forschungsteam fand heraus, wodurch sich Pflanzenarten auf Archipelen verändern

Eines der eindrücklichsten Beispiele für Verholzung auf den Kanarischen Inseln bietet Wildprets Natternkopf (Echium wildpretii subsp. Wildpretii). Die Art kommt ausschließlich auf den hochgelegenen Flanken des Vulkans Teide auf Teneriffa vor.

Verstärkte Trockenheit, das Fehlen von Fressfeinden und Abgeschiedenheit bilden die wichtigsten Gründe dafür, dass Pflanzen auf Inseln dazu neigen, zu verholzten Wuchsformen überzugehen. Daneben wirken jedoch auch andere Faktoren darauf hin, eine krautige Form aufzugeben – je nach Lage der Inseln, auf der die betroffenen Arten heimisch sind. Das hat eine deutsch-niederländische Forschungsgruppe unter Federführung des Marburger Biologen Professor Dr. Alexander Zizka herausgefunden, indem sie Daten von 375 Inseln zusammengetragen und analysiert hat. Das Team berichtet in der Wissenschaftszeitschrift „PNAS“ über seine Ergebnisse.

Das Leben auf Inseln entwickelt sich anders als auf Kontinenten. So nimmt die Körpergröße von Tieren ab; Kräuter neigen dazu, eine holzige Wuchsform zu entwickeln. „Die Verholzung ist einer der auffälligsten Aspekte der Inselflora“, erklärt Alexander Zizka von der Philipps-Universität Marburg, der Leitautor des Fachaufsatzes. „Berühmte Beispiele sind die hawaiianischen Silberschwertgewächse und Holzveilchen sowie die Gänsedisteln und Natternkopfgewächse auf den zentralatlantischen Vulkaninseln Makaronesiens.“

Was führt dazu, dass sich auf Inseln gehäuft verholzte Arten aus krautigen Vorläufern entwickeln? Die Wissenschaft hat seit Charles Darwin verschiedene Gründe dafür ausgemacht, unter anderem ein günstiges Jahreszeitenklima, verstärkte Trockenheit, das Fehlen großer Pflanzenfresser und den Wettbewerb um Sonnenlicht. „Die vorliegenden Informationen darüber, unter welchen Bedingungen Verholzung auf Inseln vorliegt, reichten jedoch bisher nicht aus, um die möglichen Ursachen zu überprüfen“, legt Mitverfasser Professor Dr. Frederic Lens vom Naturalis Biodiversitätszentrum in Leiden dar.

Um herauszufinden, welche der Gründe zutreffen, stellte das Team einen Datensatz holziger Arten von Bedecktsamern zusammen, die auf Inseln vorkommen und krautige Vorfahren haben. Die Forschungsgruppe nutzte darüber hinaus bestehende Datensammlungen, um mehr darüber zu erfahren, welche Übergänge von der krautigen zur holzigen Wuchsform auf den Inseln vorgekommen sind: Wie oft hat sich Verholzung auf Inseln entwickelt? In welchen Abstammungslinien tritt sie auf? Ist sie gleichmäßig über alle Inseln verteilt? Lassen sich die Gründe für den Übergang bestimmen, treffen sie auf alle Inseln gleichermaßen zu?

„Insgesamt identifizierten wir 1.097 holzige Arten mit krautigen Vorfahren auf 375 Inseln“, berichtet Zizka. „Aus den Informationen lässt sich ableiten, dass es mindestens 175-mal zum Übergang von einer krautigen zu einer holzigen Wuchsform gekommen ist.“ Das Team zog Daten über die Artenzusammensetzung, das Klima und die Umweltbedingungen heran, um die bestehenden Hypothesen zu testen – das Ergebnis: „Das Fehlen von Pflanzenfressern und die verstärkte Trockenheit passen am besten mit dem Vorkommen von Verholzung auf Inseln zusammen.“

Dabei gibt es jedoch Unterschiede je nach Lage der Inseln: Liegen diese im Ozean, so wirkt sich das Jahreszeitenklima am förderlichsten auf die Verholzung aus. Bezieht man hingegen Inseln im Randbereich der Kontinente ein, so kommt den fehlenden Fressfeinden und der Abgeschiedenheit neben der Trockenheit die größte Bedeutung zu.

„Unsere Ergebnisse zeigen Inseln als natürliche Laboratorien der Evolution“, fasst Zizka zusammen: „Ähnliche Umweltbedingungen führten hier dazu, dass sich ähnliche Merkmale mehrmals unabhängig voneinander entwickelt haben.“

Der Biologe Professor Dr. Alexander Zizka leitet die Arbeitsgruppe Biodiversität der Pflanzen an der Philipps-Universität Marburg; er begann die Arbeit zur insularen Verholzung als Mitarbeiter am Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig. Neben ihm und Professor Dr. Frederic Lens vom Naturalis Biodiversitätszentrum in Leiden beteiligten sich Wissenschaftler sowie eine Wissenschaftlerin der Universitäten Leipzig, Göttingen, Bayreuth und Halle-Wittenberg an der Forschungsarbeit. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft förderte die Studie finanziell, insbesondere über iDiv.

Originalveröffentlichung: Alexander Zizka & al.: The evolution of insular woodiness, PNAS 2022, DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2208629119