Herkunft von Flora und Fauna inneralpiner Trockengebiete

Winterkalte Steppen kommen hauptsächlich im kontinentalen Inneren großer Landmassen und auf der Lee-Seite von hohen Gebirgsketten vor, innerhalb der Alpen z.B. im Vinschgau oder Wallis. Die Steppen der inneralpinen Täler und die eurasischen Steppen haben viele Tier- und Pflanzenarten gemeinsam. Der Großteil davon sind durchgehend von Zentralasien bis Osteuropa verbreitet, sind allerdings westlich davon auf wenige, besonders kontinentale Gebiete beschränkt. Dies lässt vermuten, dass diese disjunkten Steppenvorkommen sich nicht unabhängig entwickelt haben sondern einst mit den osteuropäischen verbunden waren, womit ein direkter Austausch von Arten gewährleistet war. Noch ist es unklar, ob Steppenarten in den alpinen Trockentälern wirkliche Relikte sind, die durch die nacheiszeitliche Wiederbewaldung auf die wenigen verbliebenen Steppengebiete zurückgedrängt wurden, oder aber ob Fernverbreitung der Hauptgrund für deren zerstückeltes Areal ist. Die bisherigen phylogeographischen Studien haben unseren Wissensstand über vergangene Verbreitungsänderungen vieler alpiner und subnivaler Tier- und Pflanzenarten deutlich verbessert. Dieser Wissensgewinn steht im krassen Gegensatz zum beinahe kompletten Fehlen von Informationen über die Wanderungsgeschichte der alpinen Steppenelemente. Mit diesem Projekt möchten wir die Herkunft dieser Artengruppe erforschen indem wir explizite Hypothesen testen. Dafür verwenden wir mit Next-Generation Sequencing (RAD sequencing) eine brandneue Methode um repräsentative Steppenarten (vier Gefäßpflanzenarten, eine Heuschrecken-, eine Ameisen- und eine Spinnenart) aus dem gesamten Verbreitungsgebiet der jeweiligen Art zu untersuchen. Die resultierende Datenfülle wird mit traditionellen und neuen, hochentwickelten Analyseansätzen, unter anderem mit Approximate Bayesian Computation (ABC) ausgewertet. Die folgenden Aspekte sind dabei maßgeblich für das Projekt: (1) Haben die Steppenarten jedes Tal unabhängig besiedelt oder gibt es Hinweise für genetischen Austausch zwischen verschiedenen inneralpinen Steppengebieten? (2) Welche Verbindung haben die alpinen Populationen mit den weiteren Populationen Eurasiens? (3) Sind die phylogeographischen Muster von Steppenpflanzen und -tieren kongruent, was bedeuten würde dass sich bestimmte Lebensgemeinschaften zusammen ausbreiten, oder sind sie individuell verschieden? (4) Die räumlichen Differenzierungsmuster werden anschließend auch mit klimatischen und palaeoökologischen Datenquellen verglichen, um den Einfluss von vergangenen Klimaänderungen zu verstehen. Zusätzlich werden wir die Arealänderungen der einzelnen Arten modellieren (ecological niche modelling). Das Projekt ist angesichts des starken anthropogenen Druckes auf trockenadaptierte Vegetation eine wichtige Gundlage, um die Natur- und Artenschutzplanung entscheidend zu verbessern. Zu guter Letzt sind die Alpinen Trockentäler auch von besonderem Interesse aus Sicht des fortschreitenden Klimawandels.

Extrazonale Steppen sind auf relativ kleine Gebiete beschränkt; sie finden sich zum Beispiel in inneralpinen, kontinentalen Tälern und angrenzenden Regionen, zum Beispiel der westlichen Balkanhalbinsel. Im Gegensatz dazu sind die zonalen eurasischen Steppen sehr großflächig und erstrecken sich vom Pannonischen Becken bis nach Ostmittelasien. Die Ergebnisse unseres Projektes widerlegen die Hypothese, dass Steppenorganismen die Alpen erst vor kurzer Zeit nämlich während kalter Perioden des späten Pleistozäns durch eine Ausdehnung ihres Verbreitungsgebietes nach Westen zu erreicht haben. Vielmehr betonen unsere Ergebnisse zum ersten Mal, dass extrazonale Steppen aus Sicht der Biodiversität nicht ein bloßes Anhängsel der zonalen eurasiatischen Steppen sind. Im Detail haben wir gezeigt, dass bei fünf von sechs untersuchten Arten Populationen aus extrazonalen Steppen stark von denen aus zonalen Steppen abweichen. Die Divergenz ist teilweise so ausgeprägt, dass die Beschreibung neuer, in Europa endemischer Taxa erforderlich ist. Unsere Daten lehnen auch die Hypothese ab, dass die phylogeographischen Muster von Steppenpflanzen und Tieren kongruent sind. Dies zeigt, dass Arten individuell auf klimatische Schwankungen reagiert haben und es keine Arealverschiebungen ganzer Gemeinschaften gab. Für einige der untersuchten Arten schließlich lieferte die durch die Genom-Scanning-Analyse ermöglichte feinskalige Auflösung Beweise für den genetischen Austausch zwischen den inselartigen Steppenlebensräumen verschiedener Täler, was impliziert, dass hohe Gebirgszüge keine Barrieren für die Ausbreitung darstellen. Die Tatsache, dass außerzonale Populationen von Steppenbiota in mehreren Arten unabhängig von ihrer zonalen Verteilung als separate evolutionäre Einheiten behandelt werden müssen, betont stark den Erhaltungswert und die Einzigartigkeit der verbleibenden Steppenrasen in den Alpen und angrenzenden Gebieten. Wir sind zuversichtlich, dass unsere Erkenntnisse eine neue Grundlage für Naturschützer und politische Entscheidungsträger, die sich für eine zukünftige, wissenschaftlich fundierte Erhaltung der Steppen in Europa einsetzen, bilden werden.