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 Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen
16.08.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Geographie verrät das Alter von Viren
16.08.2017 | Universität Bern

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: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Im Focus: Wissenschaftler beleuchten den „anderen Hochtemperatur-Supraleiter“

Eine von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) geleitete Studie zeigt, dass Supraleitung und Ladungsdichtewellen in Verbindungen der wenig untersuchten Familie der Bismutate koexistieren können.

Diese Beobachtung eröffnet neue Perspektiven für ein vertieftes Verständnis des Phänomens der Hochtemperatur-Supraleitung, ein Thema, welches die Forschung der...

Im Focus: Tests der Quantenmechanik mit massiven Teilchen

Quantenmechanische Teilchen können sich wie Wellen verhalten und mehrere Wege gleichzeitig nehmen, um an ihr Ziel zu gelangen. Dieses Prinzip basiert auf Borns Regel, einem Grundpfeiler der Quantenmechanik; eine mögliche Abweichung hätte weitreichende Folgen und könnte ein Indikator für neue Phänomene in der Physik sein. WissenschafterInnen der Universität Wien und Tel Aviv haben nun diese Regel explizit mit Materiewellen überprüft, indem sie massive Teilchen an einer Kombination aus Einzel-, Doppel- und Dreifachspalten interferierten. Die Analyse bestätigt den Formalismus der etablierten Quantenmechanik und wurde im Journal "Science Advances" publiziert.

Die Quantenmechanik beschreibt sehr erfolgreich das Verhalten von Partikeln auf den kleinsten Masse- und Längenskalen. Die offensichtliche Unvereinbarkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

Anbausysteme im Wandel: Europäische Ackerbaubetriebe müssen sich anpassen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen

16.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Maschinensteuerung an Anwender: Intelligentes System für mobile Endgeräte in der Fertigung

16.08.2017 | Informationstechnologie

Komfortable Software für die Genomanalyse

16.08.2017 | Informationstechnologie