Koevolution und Arteninteraktionen

Wenn zwei Arten wechselseitig Selektionsdruck aufeinander ausüben, koevolvieren sie und erzeugen so das Wettrüsten von Prädatoren und Beute, die intime Anpassung von Mutualisten und die ständige Verfolgungsjagd von Wirten und Parasiten.

Definition

Koevolution ist eine wechselseitige evolutionäre Veränderung bei interagierenden Arten, bei der jede als Selektionskraft auf die andere wirkt, und Arteninteraktionen sind die ökologischen Beziehungen, durch die diese Selektion stattfindet.

Scope

Dieses Thema behandelt wechselseitige evolutionäre Veränderungen zwischen interagierenden Arten: antagonistische Koevolution und Wettrüsten in Räuber-Beute- und Wirt-Parasit-Systemen, mutualistische Koevolution bei Bestäubung und Samenverbreitung, die Red-Queen-Dynamik, diffuse versus paarweise Koevolution und das geografische Mosaik, in dem die Koevolution über Populationen hinweg variiert. Es behandelt, wie Interaktionen Diversifizierung und Anpassung vorantreiben.

Core questions

• Wie treiben interagierende Arten wechselseitig die Evolution des jeweils anderen voran?
• Was erzeugt evolutionäre Wettrüsten zwischen Antagonisten?
• Wie prägt Koevolution Mutualismen wie die Bestäubung?
• Warum variiert die Koevolution geografisch über Populationen hinweg?

Key theories

Red-Queen-Dynamik

In antagonistischen Interaktionen muss sich jede Art ständig weiterentwickeln, um ihre relative Fitness aufrechtzuerhalten, während sich ihr Partner gegenanpasst, sodass kontinuierliche Veränderungen keinen dauerhaften Vorteil bringen, ein ewiges Rennen, das von Van Valens Roter Königin erfasst wird.

Geografisches Mosaik der Koevolution

Da die Stärke und das Ergebnis der Selektion zwischen interagierenden Arten an verschiedenen Orten unterschiedlich sind, verläuft die Koevolution als ein sich verschiebendes Mosaik von Hotspots und Coldspots, deren Merkmale durch Genfluss vermischt werden.

Mechanisms

Koevolution tritt auf, wenn ein Merkmal einer Art Selektionsdruck auf ein Merkmal einer anderen Art ausübt, deren evolutionäre Reaktion wiederum die Selektion auf die erste Art verändert. In antagonistischen Systemen führt dies zu einer Eskalation von Abwehrmechanismen und Gegenabwehrmechanismen, wie wenn Pflanzen Toxine entwickeln und Herbivoren Entgiftungsmechanismen. Bei Mutualismen kann es die Anpassung zwischen Partnern verfeinern, wie z. B. die Morphologie von Blume und Bestäuber. Da Populationen in unterschiedlichen ökologischen und genetischen Kontexten interagieren, variieren die koevolutionären Ergebnisse räumlich, und der Genfluss zwischen ihnen vermischt lokal angepasste Merkmale zu einem geografischen Mosaik.

Clinical relevance

Koevolutionäres Denken beeinflusst die Bekämpfung von Pflanzenschädlingen und -krankheiten, die Dauerhaftigkeit schädlingsresistenter Pflanzen, die Entwicklung von Arzneimittel- und Pestizidresistenzen sowie die Erhaltung koevolvierter Mutualismen wie der Bestäubung. Dies ist ein Bildungsinhalt, keine Managementvorschrift.

History

Ehrlich und Raven formulierten 1964 die Koevolution von Pflanzen und Herbivoren, und Van Valen schlug 1973 die Red-Queen-Hypothese vor. Thompson entwickelte in den 1990er und 2000er Jahren die Theorie des geografischen Mosaiks, die die Koevolution in eine räumlich variable Selektion über interagierende Populationen einbettet.

Debates

Paarweise versus diffuse Koevolution

Es wird diskutiert, ob Koevolution typischerweise eine enge wechselseitige Anpassung zwischen Artenpaaren oder eine diffuse Selektion unter vielen interagierenden Arten beinhaltet, wobei die meisten natürlichen Fälle zwischen den Extremen liegen.

Key figures

• Paul Ehrlich
• Peter Raven
• Leigh Van Valen
• John N. Thompson

Seminal works

• thompson2005
• ehrlich1964
• vanvalen1973

Frequently asked questions

Was ist die Red-Queen-Hypothese?

Die Red-Queen-Hypothese besagt, dass sich Arten in antagonistischen Interaktionen ständig weiterentwickeln müssen, nur um ihre Fitness aufrechtzuerhalten, während sich ihre Feinde ebenfalls entwickeln, benannt nach der Figur, die ständig rennen muss, um am selben Ort zu bleiben.

Was ist das geografische Mosaik der Koevolution?

Es ist die Vorstellung, dass die Koevolution zwischen Arten in ihren Verbreitungsgebieten unterschiedlich abläuft, mit einigen Orten, an denen die Selektion stark und wechselseitig ist, und anderen, an denen sie schwach ist, wodurch ein Flickenteppich lokal koevolvierter Merkmale entsteht.