Vergleichende Phylogeographie baumbewohnender Milben

Die genetische Struktur einer Art wird von unterschiedlichen Faktoren, wie etwa dem Genfluss, der evolutionären Geschichte oder der Gendrift beeinflusst. Die quartären Klimaveränderungen hatten bedeutende Einflüsse auf die heutigen phylogeographischen und populationsgenetischen Strukturen von Organismen. Die meisten phylogenetischen Studien, die sich mit den Themen Eiszeiten, Refugialgebiete, und (Re)kolonisierungsrouten innerhalb Europas befassten, beinhalteten Organismen mit einer hohen Ausbreitungskapazität (Vertebraten, flugfähige Insekten, Samenpflanzen). Vergleichende phylogeographische Analysen, die sich darauf spezialisieren, weit verbreitete aber gemeinsam vorkommende Arten mit unterschiedlichen Ausbreitungsfähigkeiten zu untersuchen, sind ein bewährter Ansatz, um die Effekte von historischen und/oder gegenwärtigen Prozessen zur Artentstehung herauszufinden. Die vorliegende Arbeit stellt eine Pilotstudie dar, um erste Einblicke in lokale und großflächige phylogeographische Muster zu gewinnen werden phoretische und nicht phoretische, gemeinsam vorkommende baumbewohnende Hornmilbenarten herangezogen. Next- generation Sequenzierungen (die eine neue Methode darstellen, um populationsgenetische und phylogeographischeFragestellungenbeiSpinnentieren zu untersuchen) und traditionelle molekulargenetische Methoden sollen dabei einen Aufschluss über rezente (Genfluss, genetische Drift) und vergangene(Bottlenecks) evolutionäre Prozesse sowie Kolonisierungsrouten, Populationsausbreitung und Populationsrückzug bieten. Diese Faktoren haben einen wichtigen Einfluss auf die gegenwärtige intraspezifische Diversität von Arten, die sich zeitlich und räumlich überlappen. Die folgenden drei Haupthypothesen werden formuliert und sollten im Zuge dieser Studie mithilfe von diversen genetischen Analysen (z.B. Landscape-, Cluster- und Korrelationsanalysen) untersucht werden: i) eine hohe Ausbreitungskapazität überlagert den Effekt von historischen Prozessen auf phylogeographische und populationsgenetische Strukturen, ii) eine geringe Wirtsspezifität und eine paläarktische Verbreitung sind auf noch unentdeckte, kryptische Diversität zurückzuführen und iii) unterschiedliche biogeographische Eigenschaften sind dafür verantwortlich, dass gemeinsam vorkommende Arten unterschiedlich auf pleistozäne Ereignisse reagierten. Die Einbeziehung von Artverbreitungsmodellen könnte darüber hinaus den Einfluss des globalen Klimawandels auf kleine Organismen, die spezielle Habitate bewohnen und unterschiedliche Ausbreitungsmodi aufweisen, erklären. Außerdem formen direkte und indirekte Einflüsse (e.g. Klimawandel, Habitatfragmentierung, Landwirtschaft, Urbanisierung, Abholzung) die großräumige Ausbreitung von Arten. Mithilfe von baumbewohnenden Hornmilben als Modellorganismen sollen Einblicke in deren Ökologie, Struktur, Ausbreitungsraten und modi geschaffen werden. Damit könnte eine Basis für das Wissen über die Auswirkungen von anthropogenen Aktivitäten auf die Mikro- und Mesofauna spezieller Habitate gelegt werden.

Jedem sind Borkenkäfer wegen ihrer zerstörerischen Wirkung in den Wäldern gut bekannt. Was aber die wenigsten wissen, ist, dass es da ein paar kleine, unscheinbare Organismen gibt, die von den Käfern abhängig sind. Und das im wahrsten Sinne des Wortes. Und genau so eine Art war im Fokus dieses Projektes, nämlich eine Moos- (oder Horn-) milbe mit dem wissenschaftlichen Namen "Paraleius leontonychus". Der lateinische Begriff "leontonychus" bedeutet "löwenähnliche Kralle" und ist abgeleitet von den an den Beinen befindlichen hakenähnlichen Krallen, deren Form genau an die besondere Beziehung mit den Borkenkäfern angepasst ist. Mit diesen Krallen hängt sich nämlich Paraleius aktiv an einen Käfer (=der Wirt) an und nutzt diesen als Transportmittel um an andere Orte zu gelangen bzw. um zu überleben. Dieses Verhalten wird auch Phoresie genannt und ist recht ungewöhnlich für eine Hornmilbe. Nicht nur generell, sondern auch wegen dieser speziellen Lebens- und Verbreitungsstrategie war von Paraleius nur wenig bekannt über deren Häufigkeit, Verbreitungsgebiet und einer möglichen Wirtsspezifität. Unser Forschungsprojekt konzentrierte sich nun genau darauf, einige dieser Probleme zu behandeln. Außerdem wollten wir unter anderem bestimmen, ob es noch weitere Hornmilben mit einem Phoresieverhalten gibt, und herausfinden, welche Prozesse für die derzeitige geographische Verteilung von Populationen verantwortlich sind. Im Allgemeinen verbringt Paraleius das gesamte Leben in den von den Käfern in die Rinde gefressenen Gängen (Galerien). Darin finden die Tiere Nahrung, pflanzen sich fort und legen ihre Eier. Natürlich ist sie aber nicht die einzige Hornmilbe, die in den Galerien lebt. Während unsere Untersuchungen von verschiedenen mit Käfern befallenen Rindenproben wurden nämlich auch noch ein paar andere Hornmilben gefunden, die möglicherweise eine mit Borkenkäfern assoziierte Hornmilbengemeinschaft repräsentieren könnten. Da man jedoch die meisten von ihnen auch in anderen Substraten, wie Flechten, Moosen oder im Boden findet, kann man davon ausgehen, dass die Galerien eher auf der Suche nach Nahrung, einem Partner oder Schutz aufgesucht werden. Es wurde auch Material von Pheromonfallen, die entweder den Buchdrucker oder den Kupferstecher anlockten, untersucht und festgestellt, dass wirklich keine andere Hornmilbe, ausgenommen Paraleius, aktiv mit Borkenkäfern mitfliegt. Die spannendsten Ergebnisse lieferten jedoch molekulargenetische Analysen, welche darauf beruhen, Unterschiede im Erbgut der einzelnen Tiere zu finden, zum Beispiel (i) kann es vorkommen, dass sich in einer bekannten Art viele, großteils nicht zu unterscheidende, Arten verstecken - dieses Phänomen haben wir bei der phoretischen Art Paraleius, aber auch bei anderen nicht-phoretischen, baumlebenden Arten gefunden, (ii) die Tatsache, dass die gefundenen Paraleius Arten nicht nur einen Wirt- bzw. eine Käferart bevorzugen, oder (iii) die Erkenntnis, dass ein geringes Ausbreitungsvermögen (wie es für Hornmilben angenommen wird) nicht automatisch eine Abgrenzung distinkter Populationen bedeutet, selbst dann nicht, wenn sie geographisch weit voneinander entfernt sind.