Europäische Steppengebiete entscheidend für biologische Vielfalt

Groß angelegte, multidisziplinäre Biodiversitätsstudien sind für eine effiziente Naturschutzplanung von zentraler Bedeutung. „Aus praktischen Gründen sind solche Studien oft auf eine oder wenige Organismengruppen und auf kleine Gebiete beschränkt.

Kontinent-übergreifende Studien, die sowohl Tiere als auch Pflanzen abdecken, wie wir sie kürzlich abschließen konnten, sind nach wie vor Mangelware“, erklären Peter Schönswetter vom Institut für Botanik und Florian Steiner vom Institut für Ökologie der Universität Innsbruck.

Gemeinsam mit einem Team aus Wissenschaftler*innen der Universitäten Salzburg, Wien, Prag, Ancona, Eurac Research Bozen und dem Botanischen Garten Madrid haben sie im Rahmen eines vom österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF) finanzierten Projekts Steppenlebensräume zwischen Spanien und Kasachstan in Bezug auf Flora und Fauna untersucht.

„Die Ergebnisse unserer Studie werden dazu beitragen, dass die Steppen der inneralpinen Trockentäler, die lange Zeit vernachlässigt und als wertlos abgetan wurden, endlich die Aufmerksamkeit bekommen, die sie verdienen“, ist Schönswetter überzeugt.

Inneralpine Steppengebiete im Fokus

Der eurasische Steppengürtel erstreckt sich von der Mongolei im Osten bis an die rumänische Schwarzmeerküste. Dieses Gebiet ist weltweit eines der größten einheitlichen Ökosysteme und beherbergt gleichzeitig die artenreichsten Grasland-Pflanzengemeinschaften der Welt.

„Steppen sind entgegen der landläufigen Meinung kein Ödland, sondern auf spezielle klimatische Bedingungen beschränkte Ökosysteme mit einer sehr hohen Artenvielfalt”, stellt Philipp Kirschner, PhD-Student an der Universität Innsbruck und einer der beiden Erstautoren der Studie, klar.

„Es gibt neben den großen Steppengebieten Osteuropas und Südrusslands aber auch Steppen innerhalb der Alpen“, erklärt Peter Schönswetter. „Diese sind im Vergleich zwar sehr klein, haben aber eine ähnliche Ausstattung an Tieren und Pflanzen.“ Die Steppengebiete der Alpen – zum Beispiel der Vinschgau in Südtirol – zeichnen sich dadurch aus, dass sie sehr kleinräumig und meist auf steile sonnenexponierte Hänge beschränkt sind.

Weitere inneralpine Steppengebiete sind beispielsweise das Wallis, das Aostatal und das Tiroler Oberinntal. „Diese sogenannten Trockentäler sind durch hohe Gebirge von Wetterfronten abgeschirmt, wodurch die Niederschlagsmengen sehr gering sind.

Im trockensten Bereich des Vinschgaus beträgt der Niederschlags-Jahresschnitt nur rund 480 mm“, beschreibt Schönswetter. Die Relevanz dieser kleinräumigen europäischen Steppeninseln für den Erhalt der genetischen Vielfalt der Steppen-Biodiversität Eurasiens stand im Fokus der Wissenschaftler*innen.

DNA-Analysen

Nach einer intensiven zweijährigen Feldphase – stellvertretend für Fauna und Flora in den Steppengebieten wurden drei Pflanzenarten, zwei Heuschreckenarten sowie eine Ameisenart untersucht – wurden aus den gesammelten Tieren und Pflanzen in den Laboren der Universität Innsbruck die Erbsubstanz DNA extrahiert und in weiterer Folge tausende Bruchstücke des Genoms sequenziert.

„Anhand dieser Daten können wir Verwandtschaftsbeziehungen innerhalb der Arten aufzeigen und ihre evolutionäre Geschichte aufrollen. So kann man verstehen, wann sich Populationen getrennt haben und ob einzelne Teilpopulationen schon lange voneinander isoliert sind“, erklärt Florian Steiner.

Neben der Auswertung der genetischen Daten wurden auch die Habitate der Arten anhand von Klimadaten modelliert. Die Wahrscheinlichkeit für das Vorkommen einer Art wird dabei durch ihre ökologischen Ansprüche bestimmt. „So konnten wir auch die potentiellen Verbreitungsgebiete der letzten 20.000 Jahre rekonstruieren“, ergänzt Steiner.

Deutliche Unterschiede

Die Auswertung dieser Daten zeigt, dass die Evolutionsgeschichte der untersuchten Steppenarten auffallend kongruent ist, es also bei den untersuchten Organismen ähnliche genetische Muster gibt. Darüber hinaus konnten die Wissenschaftler*innen nachweisen, dass die Tiere und Pflanzen der europäischen Steppen im Wechselspiel der Kalt- und Warmzeiten immer wieder sehr lange Zeit von den asiatischen Steppen isoliert waren.

„In der Tat unterscheiden sich die Populationen im Alpeninneren sowie in Süd- und Westeuropa meist sehr deutlich von jenen Osteuropas und Zentralasiens. Die Ergebnisse der Studie lassen vermuten, dass es diese Trennung bei einigen der untersuchten Arten schon seit Anbeginn des Eiszeitalters vor etwa zwei Millionen Jahren gibt. Bei einigen der untersuchten Arten wird es in Zukunft sogar nötig sein, die inneralpinen und westeuropäischen Populationen als eigene Arten zu beschreiben“, erläutert Florian Steiner.

„Unsere Studie hat klargemacht, dass der Erhalt der kleinen, vielerorts bedrohten europäischen Steppengebiete entscheidend für den Erhalt der biologischen Vielfalt des gesamten eurasischen Steppenökosystems ist“, fasst Philipp Kirschner zusammen.

Univ.-Prof. Peter Schönswetter
Institut für Botanik
Universität Innsbruck
Telefon: +43 664 1219182
E-Mail: Peter.Schoenswetter@uibk.ac.at

Publikation: Long-term isolation of European steppe outposts boosts the biome’s conservation value; Philipp Kirschner, Eliška Záveská, Alexander Gamisch, Andreas Hilpold, Emiliano Trucchi, Ovidiu Paun, Isabel Sanmartin, Birgit Schlick-Steiner, Božo Frajman, Wolfgang Arthofer, Steppe Consortium, Florian Steiner and Peter Schönswetter; Nature Communications 2020

DOI: 10.1038/s41467-020-15620-2 (https://www.nature.com/articles/s41467-020-15620-2)