Was die Diversifikation von Pflanzen in Gebirgsregionen antreibt: Der Fall Gentiana in der Qinghai-Tibet-Plateau Region

• Antragsteller: Dr. Adrien Favre
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 235296812

Dieses Projekt untersucht die evolutiven Prozesse hinter der Etablierung höherer Biodiversitätsstufen in den Gebirgsregionen um das Qinghai-Tibet Plateau (QTP). Es wird häufig angenommen, dass die Hebung des QTP biologische Radiationen ausgelöst hat. Allerdings besteht zwischen der Hebung und den Radiationen häufig ein deutlicher zeitlicher Verzug, der darauf hindeutet, dass geologische Prozesse allein die festgestellte Akkumulierung von Biodiversität in dieser Region nicht erklären können. Ebenso könnte, unter anderem, der Species-Pump-Effekt, der durch Klimaschwankungen angetrieben wird, sowie Variationen der Ploidiestufe, Diversifizierung verschiedener Artgruppen begünstigt haben. Mein Projekt sieht vor, die klimatische Nische und die Evolution der Ploidiestufen unter Einbezug von molekularen Phylogenien, basierend auf High-Throughput Sequenzierungsdaten, zu untersuchen. Als zentraler Punkt des Projektes wird die Analyse der klimatischen Nische zeigen, ob Unterschiede in den ökologischen Präferenzen die Diversifizierung der artenreichen Gattung Gentiana, welche in der QTP Region entstanden ist, vorangetrieben haben. Zudem werden Verbreitungsmodelle für Eis- und Warmzeiten zur Abschätzung des Ausmaßes von Veränderungen der Verbreitungsgebiete, die mit Klimaschwankungen einhergehen, herangezogen. Über diese Modelle kann der Einfluss des sogenannten Species-Pump-Effektes während der Klimaschwankungen des Pleistozäns auf die Diversifizierung von Gentiana in der QTP Region abgeschätzt werden. Ähnliche Analysen werden für eine Klade aus den Rocky Mountains durchgeführt, um diese beiden Gebirgssysteme zu vergleichen. Diese Analysen, die in Kooperation von Klimamodellierern durchgeführt werden (Antrag A, Dachantrag zum Paket), werden schließlich durch detaillierte biogeographische Analysen für die Abschätzung der von Migrationsrouten aus Tibet heraus abgerundet. Da diese Routen sich anhand der Ökologie verschiedener Taxa unterscheiden können, werden drei Kladen von Gentiana mit unterschiedlichen ökologischen Präferenzen miteinander verglichen. Durch diese Studie möchte ich folgende Fragen beantworten: (1) Ist der Anstieg von Diversifizierungsraten in Gentiana Sekt. Cruciata/Pneumonanthe mit Änderungen der klimatischen Nische in diesen Gruppen assoziiert und gehen diese geänderten klimatischen Nischen mit einer Änderung der Biomverteilung in der QTP Region einher? (2) Haben sich jene Abstammungslinien mit unterschiedlichen ökologischen Präferenzen (Sektionen Cruciata/Pneumonanthe, Frigida, Kudoa) unter unterschiedlichen klimatischen Bedingungen von der QTP Region heraus ausgebreitet und geschah dies über unterschiedliche Routen? (3) Spielte der Species-Pump-Effekt bei der Diversifizierung der Schwestersektionen Cruciata (QTP Region) und Pneumonanthe (Nordamerika) sowohl in der QTP Region, als auch in den Rocky Mountains eine wichtige Rolle? (4) Haben polyploide Arten eine breitere klimatische Nische als Diploide?

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen