Winzige tropische Frösche zeigen, dass der Schutz der genetischen Variation für das Überleben der Tiere in der Klimakrise unerlässlich ist

Wissenschaftler haben Pfützenfrösche untersucht, um Hotspots genetischer Variation und Orte zu identifizieren, an denen die Klimakrise Populationen auslöschen könnte, die zu homogen sind, um sich anzupassen.

Selbst weit verbreitete Arten könnten genomisch anfällig für die Klimakrise sein, warnen Wissenschaftler. Durch die Untersuchung der DNA von Pfützenfröschen, die in den Regenwäldern Zentralafrikas leben, haben Wissenschaftler herausgefunden, dass Gebiete mit hoher Umweltvariation eine hohe genetische Variation begünstigen. Wenn diese vielfältigen Lebensräume und die darin lebenden Frösche verschwinden, könnten auch die genetischen Varianten verschwinden, die es der Art hätten ermöglichen können, die Klimakrise zu überleben. In der Zwischenzeit könnten Populationen mit geringer genetischer Variation schnell verschwinden und sich nicht anpassen können.

„Im Allgemeinen gilt: Je größer die genomische Variation innerhalb einer Population ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie auf Veränderungen in ihrer Umwelt, wie zum Beispiel den zukünftigen Klimawandel, reagiert“, sagte Dr. Courtney Miller von der University of California, Hauptautorin der Studie Studie. In Grenzen in der Naturschutzwissenschaft.

„Wir wollten die Treiber der genomischen Variation identifizieren und herausfinden, wie Populationen auf den zukünftigen Klimawandel reagieren könnten“, fügte Zweitautor Dr. Geraud Tasse Taboue von der University of Buea hinzu.

Überleben der Stärksten

Es wird erwartet, dass die Klimakrise das Gesicht der Welt sehr schnell verändern wird. Finden Tiere keine geeigneten Lebensräume, müssen sie sich entweder durch Weiterentwicklung oder durch Verhaltensänderungen anpassen. Je genetisch vielfältiger eine Art ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie sich erfolgreich weiterentwickelt und überlebt.

Die Tropenwälder des Golfs von Guinea und des Kongobeckens werden voraussichtlich besonders stark von der Klimakrise betroffen sein. Diese Wälder sind auch Hotspots der Artenvielfalt. Dazu könnten mehrere Faktoren beitragen, die Populationen einer Art voneinander trennen, sodass sie sich mit der Zeit deutlicher unterscheiden: Entfernung, physische Barrieren wie große Flüsse, Umweltveränderungen und Waldfragmentierung im Pleistozän.

Eine weit verbreitete Art wie der Pfützenfrosch stellt ein ideales Modell zum Verständnis der Auswirkungen dieser Faktoren auf die genetische Variation dar, was der Schlüssel zum Verständnis der genomischen Anfälligkeit von Arten ist – wie wahrscheinlich es ist, dass sie sich evolutionär an den Klimawandel anpassen können.

Wissenschaftler beprobten 191 Frösche an verschiedenen Standorten und Lebensräumen, extrahierten DNA und kartierten das Vorkommen verschiedener Varianten. Anschließend nutzten sie Umweltvariablen im Zusammenhang mit der Biologie und dem Verhalten der Frösche, um die Unterschiede zwischen den Lebensräumen der Frösche abzubilden: Jahrestemperatur und Niederschlag und deren Variabilität im Laufe des Jahres sowie die Niederschlagsmenge im kältesten Viertel des Jahres.

Sie nutzten Prognosen darüber, wie sich diese Variablen mit der Klimakrise verändern würden, um den zukünftigen Lebensraum der Frösche zu modellieren. Sie untersuchten auch Modelle des vergangenen Klimas, um zu verstehen, wie sich die Verfügbarkeit von Lebensräumen im Pleistozän auf aktuelle Schwankungen auswirken könnte.

Lebensraum-Hotspots

Durch die Kombination dieser Daten und deren Analyse mit speziellen statistischen Methoden konnten Wissenschaftler die wichtigsten Kräfte identifizieren, die die genetische Variation bei Pfützenfröschen antreiben, und die Bereiche bestimmen, in denen die Frösche genomisch anfälliger wären. Das Team fand heraus, dass die genetische Variation bei Pfützenfröschen durch die Entfernung zwischen Standorten beeinflusst wurde, aber hauptsächlich durch ihre Umgebung vorhergesagt wurde. Besonders einflussreich waren saisonale Niederschlagsmuster. Landschaften mit mehreren Lebensraumtypen in unmittelbarer Nähe überschnitten sich auch mit Gebieten mit hoher genetischer Variation.

„Variationen im Niederschlag sind der Hauptgrund für die umweltbedingte genomische Variation dieses Frosches“, sagte Miller. „Frösche, die im kamerunischen Hochland, dem Wald-Savannen-Ökoton im südlichen Zentralkamerun, jenseits des Äquators und entlang der Küste bis ins Landesinnere Gabuns vorkommen, können mit größerer Wahrscheinlichkeit mit dem zukünftigen Klimawandel Schritt halten.“

Die Wissenschaftler identifizierten außerdem mehrere Gebiete, in denen die genetische Vielfalt der Froschpopulationen möglicherweise nicht ausreicht, um sich an abrupte Veränderungen in ihrem Lebensraum anpassen zu können, beispielsweise im Südwesten Gabuns.

Das Team schlägt vor, dass diese Ergebnisse zusammen mit ähnlichen Untersuchungen zu verschiedenen Arten für die Planung von Naturschutzmaßnahmen nützlich sein könnten. Die Wissenschaftler weisen jedoch darauf hin, dass ihre Analyse die genetische Variation der Frösche nur teilweise erfasst und dass wir sie mit phänotypischen Merkmalen verknüpfen müssen, um die Auswirkungen dieser Varianten auf das zukünftige Überleben von Pfützenfröschen vollständig zu verstehen.

„Wir konnten die ausgewählten Varianten nicht identifizieren, was zusätzliche Informationen über das Anpassungspotenzial hätte liefern können“, sagte Tasse Taboue. „Aber Naturschutzbemühungen könnten sich auf die Erhaltung von Gebieten mit hoher genomischer Variation konzentrieren, vorausgesetzt, dass diese Gebiete Individuen beherbergen, die aufgrund von Umweltveränderungen mit größerer Wahrscheinlichkeit überleben.“