Untersuchung ökologischer Artbildungsprozesse anhand mikroendemischer Amphibien und Reptilien des isolierten Montagne d'Ambre Massifs in Madagaskar

• Antragsteller: Professor Dr. Miguel Vences
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 322418141

Die Prozesse, die zu dem Entstehen neuer Arten führen, werden seit langem kontrovers diskutiert. Ein Hauptschwerpunkt der Diskussion liegt dabei auf den Mechanismen des Artbildungsprozesses. Ökologische Artbildung (Ecological Speciation, ES) findet statt, wenn natürliche Auslese unterschiedliche Ökotypen favorisiert und sich Fortpflanzungsbarrieren aufgrund dieser distinkten Anpassungen ausprägen. Modellregionen, in denen Prozesse ökologischer Artbildung überzeugend untersucht werden können, sind jedoch selten. Während eines langfristig angelegten Forschungsprogramms zur Evolution der einzigartigen Wirbeltierfauna Madagaskars konnten wir feststellen, dass in dem isolierten Ambre Bergmassif (Montagne d Ambre) in Nordmadagaskar bei mehreren Amphibien und Reptilien lokal endemische Schwester-Stammeslinien vorkommen, die zum Teil durch unterschiedliche Höhenverbreitungen charakterisiert sind. Diese Stammeslinien könnten auf dem Bergmassif durch ökologische Artbildung entstanden sein, was das Ambre Massif als ein mögliches Modellsystem zur Untersuchung dieser Prozesse hervorhebt. In dem hier vorgeschlagenen Forschungsprojekt sollen moderne Ansätze von Metabarcoding und Populationsgenetik kombiniert werden, um potentielle ökologische Artbildungsprozesse in diesem System zu verstehen. Hierbei wird ein strikt hypothesenorientierter Ansatz verfolgt, in dem durch Metabarcoding die Verbreitung der gesamten Herpetofauna des Massifs erfasst und mit hochaufgelöster Populationsgenetik von drei ausgewählten Taxa kombiniert wird. Hierbei werden voraussichtlich Arten aus den Gattungen Brookesia, Stumpffia, Phelsuma oder Uroplatus ausgewählt. Aufsammlungen werden entlang vorab definierter und ökologisch charakterisierter Transekte erfolgen, und mit vereinfachten Erfassungen innerhalb eines Rastersystems kombiniert. Die große Anzahl der hierbei aufgesammelten Gewebeproben wird durch Hochdurchsatz-Amplikon-Metabarcoding mittels Illumina-Sequenziertechnik analysiert. Für die auswählten Zielarten werden Mikrosatelliten entwickelt und mit RADseq-SNP Daten kombiniert. Wenn ökologische Artbildung den Differenzierungsprozessen im Ambre Massif unterliegt, dann sagen wir unter anderem voraus, dass (i) endemische Schwester-Stammeslinien sich in ihrer Höhenverbreitung unterscheiden, (ii) ihre Kontaktzonen den Turnover-Bereichen der gesamten Herpetofauna entspricht, und (iii) die Zielarten eine Einschränkung des Genflusses entlang der Höhengradienten (ökologischen Gradienten) zeigen, statt stochastisch über die Distanz oder strukturiert durch physische Barrieren Genflusseinschränkungen aufweisen. Angesichts der Seltenheit von Untersuchungen zu ökologischen Artbildungsprozessen in Madagaskar ist diese Untersuchung höchst innovativ und hat das Potenzial, eine Vielzahl zukünftiger Untersuchungen zu Artbildungsprozessen in dieser einzigartigen biogeographischen Region zu stimulieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen