Vergleichende Phylogeographie in iranischen Hochgebirgen

Gebirge sind Zentren der Biodiversität, die einen überproportional großen Anteil terrestrischer Diversität und engräumig verbreiteter Arten beherbergen. Solche Lebensräume gehören zu jenen, die am stärksten vom globalen Klimawandel betroffen sein werden. Hochgebirge in der Umrahmung des Iranischen Plateaus (Südwestasien) umfassen einen großen Teil des Irano-Anatolischen Biodiversität-Hotspots, der durch einen hohen Grad an Endemismus gekennzeichnet ist. Trotz der globalen Bedeutung dieses Gebietes ist nur wenig über die Diversifizierung der Gebirgsflora und ihrer Reaktion auf pleistozäne Klimaänderungen bekannt. Solche Fragen können im Rahmen der vergleichenden Phylogeografie beantwortet werden, die in den letzten Jahren große methodische und technische Änderungen erfahren hat, wodurch Phylogeografie von einer eher deskriptiven zu einer hypothesentestenden Disziplin geworden ist. Einer dieser Methoden ist iDDC (Integrative Distributional, Demographic and Coalescent approach). Dieser Ansatz verwendet räumlich explizite demografische Modelle, die in Koaleszenz-Modelle übersetzt werden können und solcher Art in dem statistischen Rahmen des ABC (Approximate Bayesian Computation) getestet werden können. Im Rahmen dieses Projektes werden mit Hilfe der iDDC-Methode 12 Arten untersucht werden, die jeweils für eine der vier Höhenstufen (montan, subalpin, alpin, subnival) charakteristisch sind. Die folgenden Fragen werden dabei untersucht werden: (1) Welchen Einfluss hatten pleistozäne Klimaänderungen auf phylogeografischeDifferenzierungsmusterin verschiedenen Höhenstufen iranischer Hochgebirge? (2) In welche Richtung wurden verschiedene Hochgebirge besiedelt? (3) Stimmen mögliche pleistozäne Refugialgebiete mit Endemismuszentren überein? Dieses Forschungsprojekt wird gravierende Wissenslücken im Hinblick auf Reaktionen von Arten Südwestasiens, einem der globalen Biodiversitätszentren, auf pleistozäne Klimaänderungen schließen. Darüber hinaus ist die Identifizierung pleistozäner Refugialräume von fundamentalem Interesse für die Prioritätensetzung im Hinblick auf Naturschutz und Management genetischer Ressourcen, etwa bezüglich der Erkennung von schützenswürdigen Evolutionary Significant Units, was besonders im anthropogen stark beeinflussten Untersuchungsgebiet von enormer Bedeutung ist.

Die Auswirkungen des Klimawandels auf die biologische Vielfalt sind in den letzten Jahrzehnten zu einem der wichtigsten Themen der Biodiversitätsforschung und Naturschutzbiologie geworden. Das Verständnis der Reaktion der Arten auf vergangene Klimaveränderungen, insbesondere während der glazialen (kalten) und interglazialen (warmen) Perioden des Pleistozäns (vor 2,6 Millionen bis 11.700 Jahren), wird uns helfen, die Auswirkungen des aktuellen Klimawandels auf die Arten vorherzusagen. Diese Klimaschwankungen hatten starke Auswirkungen auf Verbreitungsgebiete, Populationsgrößen und das lokale Fortbestehen oder Aussterben von Pflanzen- und Tierarten. Phylogeografische Methoden, die genetische Daten verschiedener Populationen vieler Arten verwenden, können uns die biogeografische Geschichte dieser Arten im Kontext des Klimawandels aufzeigen. In diesem Projekt untersuchten wir die Auswirkungen von Eiszeiten und Nacheiszeiten auf die biogeografische Geschichte von Gebirgsarten des iranischen Plateaus in Südwestasien. Das Untersuchungsgebiet liegt im Irano-Anatolischen Biodiversitäts-Hotspot, der eine große Anzahl endemischer Arten beherbergt, dessen natürliche Lebensräume aber gleichzeitig durch menschliche Aktivitäten stark bedroht sind. Anhand von neun Gebirgsarten, die auf die iranische Hochebene beschränkt sind und zwei Höhengürteln zugeordnet wurden (vier montane und fünf alpine Arten), haben wir die Reaktionen der Populationen dieser Arten auf pleistozäne Klimaschwankungen untersucht. Wir testeten die Hypothese, dass montane Arten während der Eiszeiten aufgrund der Beschränkung auf Refugien im Tiefland kleinere Populationen besaßen, während alpine Arten aufgrund der Ausbreitung in geeignete niedrigere Höhenlagen größere Populationen aufwiesen. In unserer Studie wurde diese Hypothese zurückgewiesen, da die meisten alpinen Arten eine postglaziale Expansion (größere Populationsgrößen in wärmeren Perioden) und eine glaziale Kontraktion (kleinere Populationsgrößen in kälteren Perioden) aufwiesen. Da alle alpinen Arten, die in wärmeren Perioden größere Populationsgrößen aufweisen, auf Lebensräume mit sehr kurzer Schneebedeckung und längeren Wachstumsperioden beschränkt sind, deutet dies darauf hin, dass in der alpinen Zone des Untersuchungsgebiets die Mikrohabitate eine entscheidende Rolle dabei spielen, wie die Arten auf den Klimawandel reagieren. Die im Rahmen dieses Projekts gesammelten Daten trugen zur Beschreibung von drei für die Wissenschaft neuen alpinen Arten bei. Bei einer dieser Arten handelt es sich um eine neue Gattung mit einem sehr kleinen Verbreitungsgebiet, das sich auf einen schmalen Gürtel (3850-4050 m ü.d.M.) in der Nähe des Gipfels eines isolierten, von Wüsten umgebenen Berges im Zentraliran beschränkt. Außerdem haben wir uns mit der Vielfalt alpiner Pflanzen in Südwestasien beschäftigt. Wir stellten fest, dass die Bioregionalisierung der alpinen Flora weitgehend durch Arten bestimmt wird, die nur in der Untersuchungsregion vorkommen. Außerdem wurden Hotspots der alpinen Pflanzenvielfalt und deren Schutzlücken (artenreiche Gebiete, die nicht geschützt sind) ermittelt. Da mehr als 50 % der identifizierten Hotspots nicht geschützt sind, können unsere Ergebnisse bei der Einrichtung neuer Schutzgebiete sehr hilfreich sein.