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Eine Studie lüftet den Schleier über dem evolutionären Ursprung der Tundra, dem riesigen arktischen Lebensraum, der durch sinkende Temperaturen und steigende Böden geformt wurde.
Grasland mit Zwergbäumen, durchtränkte Böden mit moosbewachsenen Birken, Felsen mit Flechten… Entgegen der landläufigen Meinung sind die Berggipfel nicht nur Gebiete, die an die Arktis erinnern, wie kalte Inseln, auf denen sich winterharte Pflanzen angesiedelt haben, sondern sie könnten auch der Ursprungsort der polaren Flora auf der Nordhalbkugel sein. Laut dem Artikel Evolutionary History of the Arctic Flora, der diese Woche in der Zeitschrift Nature Communications erschienen ist, stammen die Pflanzen dieser Region größtenteils von Vorfahren ab, die in den hohen Bergen am Rande der Tiefebenen der westlichen amerikanischen Arktis zu Hause waren.
Während sich unsere Vorfahren, die Primaten (Hominidae), vor 10 Millionen Jahren entwickelten, besiedelten Pflanzen der Gattung Pleuropogon den Polarkreis. Die Gattung Artemisia, die aus dem Mittelmeerraum stammt, wurde ebenfalls als einer der ersten Gründer der heutigen Tundra identifiziert. Auf Spitzbergen zum Beispiel hat die Flora des Archipels, die daran angepasst ist, in nährstoffarmen, aufgeweichten Böden Wurzeln zu schlagen und sich durch Samen und Rhizomfragmente zu verbreiten, auch alpine und europäische Ursprünge.
Das internationale Forschungsteam, das die Studie durchführte, stützte sich auf die genetischen Informationen von 3’626 Blütenpflanzenarten, die 10 Ordnungen und 16 Familien in der gloablen Artenvielfalt ausmachen, sowie auf Arten aus der Arktis und anderen Regionen. Indem man Fragmente des gemeinsamen genetischen Codes aneinanderreiht und ihre Varianten betrachtet, ist es möglich, die Evolutionsgeschichte der Arten in Zeit und Raum, im Verhältnis zueinander, nachzuvollziehen, ähnlich wie bei der Betrachtung von Texten, die von kopierenden Mönchen überliefert wurden und deren Rechtschreibung oder das Auftreten von Veränderungen in verschiedenen Versionen eine bestimmte Zeit oder einen bestimmten Ort signalisieren würden.
So fand das Forschungsteam heraus, dass sich die arktische Tundra durch aufeinanderfolgende Wellen der Kolonisierung und Diversifizierung gebildet hat, während derer sich die Pflanzen entweder an Ort und Stelle oder sich während der Ausbreitung weiterentwickelten. Das Team notierte 131 entsprechende Ereignisse, von denen 105 der Kolonisierung und 26 der Diversifizierung entsprechen.
Die pflanzliche Entwicklung von der Arktis zur heutigen Tundra fällt mit einer klimatischen Übergangszeit zusammen. Nach etwa 20 Millionen Jahren Stabilität und einer kleinen Warmzeit erlebte unser Planet eine Phase der Abkühlung. Die Arktis hätte sich von einem warmen und feuchten Klima zu einem trockeneren und dann zu einem kälteren Klima bis zu dem, das wir heute kennen, entwickelt. Gleichzeitig wurde die Landschaft in dieser Region durch die Veränderung der Landschaft unter dem Einfluss der Plattentektonik komplexer. Alaska, Grönland und Spitzbergen, die einst flach waren, wurden sehr gebirgig.
„Die Abkühlung und der Rückgang der Wälder haben neue Lebensräume geschaffen, die für die Besiedlung durch Pflanzen zur Verfügung stehen, insbesondere für krautige Linien, die schwierige Umweltbedingungen tolerieren oder sich an diese anpassen können“, erklärt uns Dr. Wang Wei. Wei Wang vom Botanischen Institut der Chinesischen Akademie der Wissenschaften.
Vor etwa 7 Millionen Jahren muss die Tundra-Landschaft, die wir kennen, wahrscheinlich schon existiert haben. Bis dahin schätzte die Forschung ihr Auftreten auf 3 bis 2 Millionen Jahre vor unserer Zeitrechnung. Die Besiedlung und Diversifizierung der arktischen Flora beschleunigte sich durch die sinkenden Temperaturen, bis das arktische Klima einige Arten geografisch isolierte und die Evolutionsgeschwindigkeit der arktischen Flora verlangsamte.
Die Autoren erinnern in ihrer Arbeit auch daran, wie wichtig es ist, die amerikanische Arktis mit ihren 36’500 Inseln und Bergketten, die an den Polarkreis grenzen, zu erhalten. Als wertvolle Trümpfe in der Dynamik der Besiedlung und Diversifizierung der Flora des Polarkreises begünstigen diese Räume mit ihren unterschiedlichen Mikroklimata die Entstehung neuer Versionen ein und derselben Pflanze, die sich einen Vorteil verschaffen und sich um den Polarkreis herum ausbreiten könnten.
Camille Lin, PolarJournal
Link zur Studie: Zhang, J., Li, X.-Q., Peng, H.-W., Hai, L., Erst, A.S., Jabbour, F., Ortiz, R. del C., Xia, F.-C., Soltis, P.S., Soltis, D.E., Wang, W., 2023. Evolutionary history of the Arctic flora. Nat Commun 14, 4021. https://doi.org/10.1038/s41467-023-39555-6.
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