Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bedingungen für Biodiversität

07.02.2008
Evolutionstheoretiker untersuchen, wie die zyklische Konkurrenz zwischen drei Spezies ihr gemeinsames Überleben sichern kann
Es gibt eine Reihe wichtiger bekannter Mechanismen, die das Überleben von Arten und somit den Erhalt von Biodiversität sichern können. Dazu gehören u.a. verschiedene Nahrungsnischen oder die territoriale Besiedelung. Ein weiterer Mechanismus ist offenbar die sogenannte zyklische Konkurrenz, wie Arne Traulsen vom Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön und Jens Christian Claussen von der Christian-Albrechts-Universität in Kiel bei ihren theoretischen Überlegungen und Berechnungen darlegen konnten, die sie nun in der renommierten Fachzeitschrift Physical Review Letters (8. Februar 2008, online publication) veröffentlicht haben.

Zyklische Beziehungen kann man am einfachsten am Beispiel des Fingerspiels "Stein-Schere-Papier" erläutern: Stein schärft Schere, Schere schneidet Papier und Papier wickelt Stein ein - es gibt keine Strategie, die überlegen ist. In der Biologie gibt es so etwas auf ganz unterschiedlichen Ebenen, etwa bei bestimmten Leguanarten: Ein Typ von Leguanen etabliert große Territorien mit mehreren Weibchen. In diese Territorien können andere Leguane eindringen, die sich nicht an der Verteidigung beteiligen, aber mit den Weibchen paaren. In diesem Fall ist es von Vorteil, sich auf ein kleines Territorium mit nur einem Weibchen zu beschränken. Wenn so eine Strategie die Trittbrettfahrer verdrängt hat, dann wird es wieder vorteilhaft, alleine ein Territorium mit mehreren Weibchen zu verteidigen.

Bakterien wie E. coli sind Anpassungskünstler - unter wechselnden Umweltbedingungen können sie schnell neue Typen evolvieren. Bild: Jürgen Berger/MPI für Entwicklungsbiologie

Ein weiteres Beispiel liefern drei Typen von Kolibakterien: Der ursprüngliche Bakterien-Typ wird durch eine Variante verdrängt, die ein Gift produziert, das der ursprüngliche Bakterien-Typ nicht verträgt. Wenn dieser aber ausgestorben ist, wird die Produktion des Giftes zur Ressourcenverschwendung. In diesem Fall kann sich jenes Bakterium durchsetzen, das resistent gegen das Gift ist, selber aber kein Gift mehr produziert. Gewinnt es die Oberhand, wird aber auch die Aufrechterhaltung der Resistenz sinnlos und der ursprüngliche Typ setzt sich wieder durch - der Kreislauf beginnt von vorne.

Das komplizierte Wechselspiel, wie sich die drei Varianten oder anders ausgedrückt drei unterschiedliche Strategien gegenseitig verdrängen und stabilisieren, wurde schon vor zwei Jahrzehnten erfolgreich durch die evolutionäre Spieltheorie beschrieben: Treffen zwei verschiedene Strategien aufeinander, so erhalten sie - in der Sprache der Spieltheorie - einen Spielgewinn, der ihre Fortpflanzungsrate erhöht. Die Sache hat jedoch einen kleinen Haken: Der Gewinn eines Spielers, der Schere zeigt, und der Verlust des anderen Spielers, der etwa Papier zeigt und somit verliert, addieren sich zu Null. "Das Fingerspiel "Stein-Schere-Papier" ist ökonomisch gesprochen ein Nullsummenspiel", erklärt Arne Traulsen vom Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön. "Aber in der Biologie ist das nur ein unnatürlicher Spezialfall", so der Evolutionstheoretiker.

... mehr zu:
»Biodiversität »Gift

Verteilt man entsprechend den Regeln der evolutionären Spieltheorie die Punkte, so stellt man fest, dass bei den Kolibakterien die Interaktion zweier verschiedener Strategien in der Summe negativ ist, während bei den Leguanen eine positive Punktesumme zustande kommt - ein kleiner, aber feiner Unterschied. Und genau diesen haben Traulsen und sein Kollege Jens Christian Claussen von der Universität Kiel genauer analysiert. Die beiden Wissenschaftler konnten zeigen, unter welchen Bedingungen bei einer solch positiven Punktsumme die Koexistenz der Strategien möglich wird. Und sie haben exakt ausgerechnet, wie groß die Population mindestens sein muss: "Wenn die Populationen groß genug sind, dann ist die räumliche Ausdehnung des Lebensraumes unwichtig", sagt Traulsen. Sinkt die Populationsgröße aber unter eine kritische Grenze, dann sterben zwei der drei Arten in kurzer Zeit aus.

Für negative Punktsummen steigt das Risiko des Aussterbens bei Einschränkung des Lebensraumes stark an. "Wenn wir über das Risiko von Artensterben nachdenken, dann ist es also nicht nur wichtig, Lebensräume zu erhalten, sondern auch die Interaktion zwischen den Spezies genau zu verstehen", so der Max-Planck-Forscher. Neben den wichtigsten bekannten Mechanismen, die das Überleben von Arten und somit den Erhalt von Biodiversität sichern - wie z.B. Nahrungsnischen sowie territoriale Besiedelung - kann also auch noch die zyklische Konkurrenz treten, zumindest wenn die Interaktionen in der Summe einen positiven Einfluss haben.

[AT/CB]

Originalveröffentlichung:

Jens Christian Claussen and Arne Traulsen
Cyclic Dominance and Biodiversity in Well-Mixed Populations
Physical Review Letters, Vol. 100, http://prl.aps.org/

Dr. Bernd Wirsing | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Biodiversität Gift

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kontinentalrand mit Leckage
27.03.2017 | MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen

nachricht Neuen molekularen Botenstoff bei Lebererkrankungen entdeckt
27.03.2017 | Universitätsmedizin Mannheim

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

Zweites Symposium 4SMARTS zeigt Potenziale aktiver, intelligenter und adaptiver Systeme

27.03.2017 | Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Sicherheitstechnik ermöglicht Teamarbeit

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Kontinentalrand mit Leckage

27.03.2017 | Biowissenschaften Chemie