Von Immigranten und Einheimischen

Die Robinson-Crusoe-Inseln vor der Küste Chiles sind fast menschenleer, schroff-gebirgig und nur von wenigen Pflanzen besiedelt - Was und warum es hier wächst, ist für Evolutionsbiologen ein großes Forschungsthema

Die wahren Abenteuer der modernen Forschung finden im Kopf und im Labor statt. Aber es gibt Ausnahmen: zum Beispiel die wissenschaftliche Arbeit des Evolutionsbiologen Tod Stuessy, die ihn und sein internationales Team regelmäßig auf zwei einsame Inseln rund 700 Kilometer vor der chilenischen Küste führt. Wer sich auf diesen Archipel mit dem romantischen Namen Robinson-Crusoe-Inseln einlässt, muss im Grunde ein Abenteurer sein - und möglichst auch ein Bergfex. 45 bis 50 Grad steile Berghänge müssen die Forscher auf Masafuera, der kleineren der beiden Hauptinseln, überwinden, um zu den gesuchten Pflanzen zu gelangen. Wenn es dazu auch noch regnet, was auf der Südseite der nur im Sommer von einigen Fischern bewohnten Insel häufig vorkommt, kann die Arbeit im "Feld" anstrengend werden. "Entspannungsurlaube sind unsere Forschungsaufenthalte auf den Robinson-Crusoe-Inseln sicher nicht", meint Projektmitarbeiter Josef Greimler. "Deshalb hatten wir im vergangenen Jahr sicherheitshalber eine Krankenschwester dabei, die auch ein paar Mal zum Einsatz kam."

Warum aber haben sich die Forscher ein derart entlegenes Gebiet für ihre Untersuchungen ausgesucht? "Die Inseln Masatierra und Masafuera sind vergleichsweise einfache Ökosysteme und deshalb für unsere evolutionären Fragestellungen optimal geeignet", sagt Projektleiter Tod Stuessy vom Department für Botanische Systematik und Evolutionsforschung der Uni Wien, der seit fast 30 Jahren gemeinsam mit chilenischen Kollegen von der Universidad de Concepción die Flora der abgelegenen Inseln erforscht.

"Die geografische Lage, die geringe Anzahl der Arten und ihre Anpassung an die Umwelt machen die beiden Inseln zu einem perfekten Modell für die Pflanzenevolution. Hier können wir die unterschiedlichen Hypothesen relativ einfach überprüfen." Die zentralen Fragen betreffen vor allem die entwicklungsgeschichtlichen Beziehungen zwischen einheimischen Inselpflanzen und ihren Vorfahren vom Festland.

Im vom Wissenschaftsfonds FWF finanzierten aktuellen Projekt untersuchen die Forscher, welche Form der Artbildung auf den Robinson-Crusoe-Inseln vorherrscht. Zu diesem Zweck wurden vor allem die 104 einheimischen Blütenpflanzen der beiden je 50 Quadratkilometer großen Inseln genetisch durchleuchtet. "Als typischer Evolutionsmodus auf ozeanischen Inseln gilt die sogenannte Kladogenese", erläutert Tod Stuessy. Dabei handelt es sich um einen Prozess, bei dem sich eine evolutionäre Linie in Schwesterarten aufspaltet.

"Weniger bekannt ist hingegen die anagenetische Artbildung, bei der sich ein Immigrant auf einer neuen Insel etabliert und langsam verändert, bis er sich eventuell als eigene Art herausbildet". In ihren Untersuchungen haben die Forscher herausgefunden, dass anagenetisch entstandene Pflanzenarten eine beträchtlich größere genetische Vielfalt innerhalb einer Population aufweisen als durch Kladogenese entstandene Arten. Und welcher Evolutionstyp dominiert auf den Robinson-Crusoe-Inseln? "Auf der älteren Insel haben wir einige Fälle von Kladogenese gefunden, weil sie einmal relativ groß war und viele verschiedene Ökosysteme beherbergen konnte", berichtet Tod Stuessy. "Auf der jüngeren Insel Masafuera konnten wir hingegen nur einen einzigen Fall von Kladogenese nachweisen".

Ein unterschätzter Motor

Eine Beobachtung, die Auswirkungen auf den aktuellen Wissensstand der Evolutionsbiologie hat: Immerhin können die Forscher mit diesen Erkenntnissen erstmals die bislang unterschätzte Bedeutung der Anagenese als Motor und Ursache für die biologische Vielfalt auf den ozeanischen Inseln nachweisen. "Mindestens ein Viertel aller endemischen Pflanzenarten auf den ozeanischen Inseln sind durch Anagenese entstanden", so Tod Stuessy. "Dieses Modell spielt also bei der Erklärung der Artenvielfalt eine zentrale Rolle".

Hinter diesen Erkenntnissen stehen die Ergebnisse von mehr als zehn Expeditionen im Laufe dreier Jahrzehnte. Die genetische Vielfalt von rund 3000 noch nicht analysierten Proben wird zurzeit im Wiener Labor mithilfe molekularbiologischer Methoden ermittelt und zum Alter der Inseln, zu ihrer Distanz zum Festland und zu verschiedenen Umwelteinflüssen in Beziehung gesetzt.

Die Vegetationsanalysen im Zuge dieser Untersuchungen werden auch für die Erstellung einer Vegetationskarte verwendet. "Der Vergleich der beiden Inseln wird spannend", sagt Josef Greimler. So habe die ältere der beiden - sie entstand vor rund vier Millionen Jahren - einen viel höheren Anteil an "zugewanderten" Pflanzen". Diese seien schon mit den ersten Seefahrern und deren Tieren auf die Robinson-Crusoe-Inseln gekommen und verdrängen zunehmend die einheimische Flora.

Zu solchen "Invasoren" zählen etwa eine bestimmte Brombeerart aus dem Mittelmeerraum oder die strauchförmige Aristotelia. Da die Forscher über Vergleichsdaten von einer schwedischen Expedition Anfang des 20. Jahrhunderts verfügen, können sie auch die Veränderungen in den letzten hundert Jahren dokumentieren. "Der Anteil einiger invasiver Arten hat sich in diesem Zeitraum erheblich vergrößert", sagt Josef Greimler besorgt. "In Zukunft könnten deshalb viele endemische Pflanzenarten verdrängt werden oder aussterben." (DER STANDARD, Print-Ausgabe, 22. Februar 2012)

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