Plant diversity in the Mediterranean area: Micro- and macroevolutionary studies in Anthemis L. (Compositae, Anthemideae)
Final Report Abstract
Das Mediterrangebiet stellt mit seinen rund 25.000 Arten an Blütenpflanzen einen so genannten „hot-spot" der Phytodiversität dar. Ziel.des hier beschriebenen Projekts war es, durch ein detailliertes Studium der Abstammungsgeschichte einer typisch mediterranen Pflanzengruppe Einblicke in die räumlich-zeitlichen und klimatologischen Rahmenbedingungen dieses Gebietes im Laufe der vergangenen rund 10 Millionen Jahre zu eriangen. Insbesondere sollte der Frage nachgegangen werden, ob es überwiegend geologisch-geographische Vorgänge waren, die zur Diversifikation der untersuchten Pflanzengruppe, der Korbblütler-Gattung Anthemis, geführt haben, oder ob auch Klimaveränderungen und damit einhergehende Anpassungsprozesse zum Artenreichtum dieser Pflanzengruppe geführt haben. Durch phylogenetische Rekonstruktionen, die auf mehreren Sequenzabschnitten des Chloroplasten- und Kerngenoms fußten, und die die Grundlage für Rekonstruktionen der zeitlichen und räumlichen Entfaltung der Gruppe bildeten, konnten für die Untersuchungsgruppe folgende Erkenntnisse erlangt werden: • Die Diversifikation der Gattung Anthemis im zirkum-mediterranen Raum erfolgte in den vergangenen 10-12 Millionen Jahren. • Die Artenzahl wuchs in diesem Zeitrahmen stetig an. Es konnten keine Epochen mit überdurchschnittlichen Zuwachs- oder Abnahmeraten beobachtet werden. Auch einschneidende geologische Ereignisse wie die Messinische Salinitätskrise (5-6 Ma) oder die Warm- und Kaltphasen des Pleistozäns (ab 1,8 Ma) haben nicht zu dramatischen Veränderungen dieser Raten geführt. • Biogeographische Rekonstruktionen deuten darauf hin, dass die Gattung Anthemis in Ost-West-Richtung die Landmassen um das sich bildende Mittelmeer besiedelte. Durch Modellierungen der öko-klimatologischen Nischen von Stammarten im Anthemis-Stammbaum mit Hilfe von GlS-basierten Modellierungen der Klimaansprüche der rezenten Arten der Gattung und der Optimierung dieser Parameter auf die zugrunde liegende Phylogenie konnten folgende Erkenntnisse erzielt werden: • Der gemeinsame Vorfahr der gesamten Gattung Anthemis zeichnete sich durch eine öko-klimatologische Nische im humid-montanen Bereich mit relativ geringer Aridität und relativ hoher Temperatur-Saisonalität aus. • Einhergehend mit der zunehmenden Aridisierung des Mediterrangebietes im Miozän und Pliozän fanden in der Untersuchungsgruppe Radiationsprozesse statt, die zu einer Anpassung von Sippen an die erhöhte Aridität und an die abnehmende Saisonalität geführt haben. Durch diese Anpassungen und insbesondere durch die Etablierung der Einjährigkeit bei vielen Vertretern der Gattung führten diese klimatischen Veränderungen nicht zu einer Abnahme der Artenzahl, sondern vielmehr zur heute zu beobachtenden, extrem hohen Sippendiversität. • Während geologisch-geographische Prozesse auf gleich bleibendem Niveau die Artbildungsprozesse in Anthemis beeinflusst haben, spielten klimatologische Veränderungen besonders im Zeitraum zwischen 11 und 7 Millionen Jahren und in den vergangenen 2-3 Millionen Jahren eine überdurchschnittlich wichtige Rolle. Phylogeographische (cpDNA-Sequenzierungen) und populationsgenetische Untersuchungen (AFLP-fingerprinting) in der zentral-mediterranen Anthemis secundiramea-Gruppe zeigten, dass es eine deutliche Diskontinuität zwischen den Sippen Siziliens und Maltas (A. secundiramea, A. muricata, A. urvilleana) und den Sippen Nordafrikas (A. confusa, A. glareosa, A. ubensis) gibt, die wahrscheinlich auf die frühe und lang anhaltende Isolation zwischen Nordafrika und Sizilien/Malta zurückzuführen ist, die sich spätestens im späten Pliozän (2 Ma; Rosenbaum & al. 2002) etablierte.
Publications
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(2007): The temporal, spatial, and ecological differentiation of Circum-Mediterranean Compositae-Anthemideae. - In: Anonymous (ed.). Origin and Evolution of Biota in Mediterranean Climate Zones - An Integrative Vision, Zürich - Abstracts
Oberprieler, Ch., Lo Presti, R. M., Hößl, R. & Welk, E.
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(2008): Evolutionary history, biogeography and eco-climatological differentiation of the genus Anthemis (Compositae, Anthemideae) in the Circum-Mediterranean area. - In: Gradstein, S. R, & al. (eds.), Systematics 2008, Göttingen, - Abstracts
Lo Presti, R. M, & Oberprieler, Ch.
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(2009): Evolutionary history, biogeography and eco-climatological differentiation of the genus Anthemis L. (Compositae, Anthemideae) in the circum-Mediterranean area. - Journal of Biogeography 36: 1313-1332
Lo Presti, R. M. & Oberprieler, Ch.
