Blütenpflanzen kommen erst vor rund 100 Millionen Jahren im Fossilienbestand vor und machen dennoch 90 Prozent des Pflanzenreiches aus. Mittlerweile sind rund 75 Prozent der bekannten Tierarten Insekten. In Origin of Species gab Charles Darwin eine Erklärung für diese erstaunliche Vielfalt: die Bestäubung. Pflanzen und ihre Insektenbestäuber, so vermutete er, müssen sich in einem von ihm geprägten Prozess der „Co-Evolution“ zusammen entwickeln, bis sie zu einer schillernden Vielfalt von Formen aufblühen.
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In der weiten Welt der Pflanzen und ihrer Bestäuber gab es jedoch ein Beispiel, das Darwin in einem Brief an den Botaniker Joseph Dalton Hooker als den „wunderbarsten Fall der Befruchtung, den es je gab“ bezeichnete. Dies war der merkwürdige Fall des Joshua-Baums und der Yucca-Motte.
Wir beginnen mit dem Joshua Tree, der bekanntesten Pflanze der Mojave-Wüste. Mit seinen stacheligen Wedeln und mit Keulen bedeckten Büscheln, die von scharfen, wachsartigen Blüten gekrönt werden, die sich zum Wüstenhimmel winden, ist dieser wüstenangepasste Strauch für seine Andersartigkeit bekannt. Jeder, der durch die Wüste geht, erinnert sich an den majestätischen Josua-Baum. Sein Namensgeber hat Künstler, Filmemacher und viele Reisende auf der Suche nach Transzendenz inspiriert.
Wenige Reisende werden jedoch poetisch über ihren Evolutionspartner, die Yucca-Motte. Der kleine, unscheinbare Käfer ist anfangs bescheiden, aber bei näherer Betrachtung ist er ein ebenso außerirdischer Kampf gegen den legendären Joshua Tree. Anstelle eines normalen Mundstücks hat es bizarre, tentakelartige Wedel, wie sie nur Insekten haben - und sie erfüllen einen wesentlichen Zweck im Ökosystem der Wüste.
Ohne Nektar, um Bestäuber anzuziehen, verlassen sich Joshua-Bäume nur auf diese unscheinbare Motte für die Bestäubung. Yucca-Motten verwenden ihre geschickten Kieferanhänge, um Pollen von Joshua Tree-Blüten zu sammeln und auf den weiblichen Teilen jeder Blüte abzulegen, während sich die Motte zwischen den Blüten bewegt. Die Motte legt ihrerseits ihre Eier mit ihrem dünnen, klingenartigen Ei auf die Samen der Blumen.
Wenn sie schlüpfen, fressen die Raupen der Yucca-Motten die Samen - ihre einzige Nahrungsquelle - bevor sie zu Kokons auf den Boden kriechen. Und der Zyklus beginnt von vorne.
Laut Christopher Smith, einem Biologen an der Willamette University, der die Beziehungen zwischen Bestäubern untersucht, ist die Beziehung zwischen Yucca-Motten und Joshua-Bäumen anders als alles andere in der Natur. Er sollte wissen: Smith hat lange die vielfältigen Beziehungen zwischen Insekten und Pflanzen in der Wüste untersucht. Seine früheren Forschungen konzentrierten sich auf Kaktus-Bockkäfer und die stacheligen Pflanzenarten, mit denen sie in der gesamten Sonora-Wüste interagieren. Aber nichts, sagt er, ist vergleichbar mit dem Josua-Baum und der Yucca-Motte.
Die meisten Bestäuber helfen versehentlich den Pflanzen, die sie bestäuben. Bienen und Vögel streichen gegen Pollen, während sie sich vom Nektar einer Blume ernähren, und verteilen ihn von Pflanze zu Pflanze, während sie das Festmahl eines Tages fortsetzen. Keine Yucca-Motten: Da ihre Raupen vom Fortbestand der Josua-Bäume und ihren köstlichen Samen abhängen, ist die Bestäubung der Yucca-Motte ein aktiver Akt des Überlebens. Darüber hinaus besteht diese Partnerschaft seit Millionen von Jahren.
Joshua Trees bieten mehr als künstlerische Inspiration: Sie schaffen eine wesentliche Umweltunterstützung für das kompromisslose Ökosystem Wüste. Diese schrecklich schönen Sträucher bieten Nahrung und Schutz für Tiere in den Mojave-Buschländern, in denen die Ressourcen notorisch knapp sind. Während des Frühlings sind seine Blüten eine der einzigen Quellen für Nassfutter für Insekten, Raben und Ziesel.
Ihre langjährige Partnerschaft droht jedoch heute zusammenzubrechen, da der natürliche Lebensraum des Joshua Tree neuen Bedrohungen ausgesetzt ist.
Die unscheinbar aussehende Yucca-Motte ist die eine Hälfte einer jahrmillionenlangen Entwicklungspartnerschaft. (Will (Tad) Cole) Die richtige Motte für den Job
Es gibt zwei verschiedene Arten von Joshua-Bäumen, die durch die tiefen Einzugsgebiete des Death Valley und der Amargosa-Wüste unterteilt sind: buschige, kurzblättrige östliche Joshua-Bäume (Yucca brevifolia jaegeriana) und baumbewachsene, langblättrige westliche Joshua-Bäume (Y. b. brevifolia). Die beiden sind so unterschiedlich, dass Wissenschaftler sogar befürwortet haben, Yucca brevifolias in zwei Arten aufzuteilen. Aber welcher evolutionäre Grund ist für diese Divergenz verantwortlich?
Das, sagt Smith, ist die "Multi-Millionen-Dollar-Frage".
Motten können die Antwort halten. Ökologen glaubten lange, dass eine Art der Yucca-Motte (Tegeticula synthetica) beide Arten von Joshua-Bäumen bestäubt. Im Jahr 2003 entdeckte ein Team von Wissenschaftlern, dass eine genetisch unterschiedliche Yucca-Motte (T. antithetica) ausschließlich die östlichen Bäume bestäubt. Wie die Joshua-Bäume selbst war diese Motte kürzer als ihr westliches Gegenstück. Noch unheimlicher war der Unterschied in der Entfernung zwischen Stigma und Ovula zwischen den beiden Baumarten derselbe wie der Unterschied in der Körpergröße von Kopf bis Bauch zwischen den beiden Motten.
"Ich dachte, das kann kein Zufall sein", sagt Smith.
Um herauszufinden, ob die Koevolution zu dieser verdächtigen Speziation geführt hat, führte Smith 2013 und 2014 ein Team von Bürgerwissenschaftlern durch, um morphologische Daten an der einen Stelle zu sammeln, an der die beiden Joshua-Arten und ihre entsprechenden Motten in Harmonie leben: im Tikaboo-Tal.
Smith und sein Team stellten fest, dass Yucca-Motten ihre Eier effizienter in den entsprechenden Joshua-Bäumen ablegen und die Joshua-Bäume wiederum mehr Platz für die Eier bieten, wenn sie von der bevorzugten Motte bestäubt werden. Die vorläufigen Ergebnisse von Smith zeigen auch, dass sich die Motten erfolgreicher vermehren, wenn ihre Körpergröße der Größe des Stiels zwischen der Narbe der Blume und dem Eierstock entspricht, was als Stil bezeichnet wird.
Obwohl Motten Blumen bestäuben, deren Stile zu lang sind, legen sie fast nie erfolgreich Eier, die in Raupen schlüpfen. Wenn die Arten zu kurz sind, können die Motten die Blumen mit ihrem ovipositor beschädigen.
Smith weist darauf hin, dass diese Entsprechungen nicht unbedingt eine Koevolution beweisen. Die Joshua-Bäume könnten sich als Reaktion auf etwas in ihrer natürlichen Umgebung entwickeln, und die Motten könnten reagieren, was die Evolution zeigt, da sich eine Art als Reaktion auf Umweltbelastungen ändert (und die andere sich als Reaktion auf die ersten Arten entwickelt, die sich dort ansiedeln). aber keine Koevolution, bei der sich beide Arten gegenseitig als Reaktion aufeinander verändern.
Um das Zufallspotential auszuschalten, plant Smith nun, das Genom der Joshua-Bäume durch eine Zusammenarbeit mit dem Namen Joshua Tree Genome Project abzubilden, die im März letzten Jahres von Smith und sechs weiteren Wissenschaftlern ins Leben gerufen und durch eine Kombination aus Crowdsourcing und Unterstützung durch die Lebende Wüste finanziert wurde . Neben Smiths Forschungen ist es eines der Hauptziele des Projekts, Gene zu identifizieren, die an der Anpassung des Joshua Tree an das Klima beteiligt sind, um die bevorstehende Klimakrise zu planen.
Sobald er die Genome der beiden Joshua-Bäume hat, vergleicht Smith sie mit den Genomen gut untersuchter Pflanzen, um festzustellen, welche Gene der Blütenmorphologie, der Astlänge und anderen Merkmalen entsprechen. Von dort aus kann er die Genome der beiden Arten von Joshua-Bäumen vergleichen und die durchschnittliche Variation zwischen ihren Allelen bestimmen - also die Variation aufgrund der Evolution. Gene, die im Vergleich zu dieser Basislinie dramatische Unterschiede aufweisen, sind für die natürliche Selektion markiert.
Ein wesentlicher Teil dieser Strategie könnte in ihrer Beziehung zu den Yucca-Motten liegen. Untersuchungen haben bereits gezeigt, dass die Unterschiede in der Länge des Ovipositors und der Körpergröße im Genom der Yucca-Motten ausgeprägter sind, was darauf hindeutet, dass die natürliche Selektion die Diskrepanz getrieben hat. Smith hofft, dasselbe für die Morphologie der Joshua Tree Flowers zu finden.
Smith und sein Team sammeln Yucca-Motten, um ihre Morphologie zu untersuchen. (Christopher Smith) Die Uhr rennen
Aber die Zeit kann knapp werden. Joshua-Bäume sind vom Klimawandel kritisch bedroht: Da das erwärmende Klima wertvolles Wasser aus dem Boden verdampft und die Regenhäufigkeit abnimmt, überleben Joshua-Baum-Setzlinge längere Dürreperioden mit geringerer Wahrscheinlichkeit als ihre ausgewachsenen Gegenstücke.
„Wenn sich Menschen einen Ort wie den Joshua Tree National Park ansehen, an dem viele alte Bäume wachsen, denken sie, dass er gesund aussieht“, sagt Cameron Barrows, Ökologe am Center for Conservation Biology der University of California in Kalifornien Flussufer. "Aber wenn Sie die Jungtiere nicht sehen, bedeutet das, dass die Art sich nicht selbst ersetzt."
Je weniger Josua-Setzlinge überleben und reifen, desto geringer ist die Bevölkerungszahl und desto vielfältiger wird die Wüste. Da der Joshua Tree eine Schlüsselart im Mojave ist, verlieren verschiedene Insekten, Eidechsen und Vögel wichtige Lebensräume in, auf und unter ihren Zweigen.
Nach den Klimamodellen von Barrows könnte die Mojave-Wüste vor dem Ende des Jahrhunderts bis zu 90 Prozent der Joshua-Bäume verlieren. Selbst im schlimmsten Fall gibt es Stellen, an denen Barrows als „Refugia“ bezeichnet wird und in denen sich Joshua-Bäume ausbreiten und gedeihen könnten - wenn sie keine invasiven Unkräuter und Waldbrände befallen -, aber die Reichweite verringert sich erheblich.
Wie viele Organismen wandern Joshua-Bäume als Reaktion auf die Erwärmung ihrer Lebensräume, indem sie ihre Samen weiter nach Norden abwerfen. Im Moment wachsen Sämlinge in einem Umkreis von 100 Metern um ihre Elternpflanzen. Um Gebiete zu erreichen, die kühl genug sind, um zu überleben, müssen sie sich möglicherweise Tausende von Kilometern bewegen. Joshua Tree Samen haben noch nicht die Fähigkeit bewiesen, sich so schnell zu verbreiten.
Vielleicht im Wesentlichen haben weder Yucca Motten. "Wir haben keine Ahnung, wie die Yucca-Motte reagieren könnte, wenn sie sich Tausende von Kilometern nach Norden bewegt", gibt Smith zu. Aufgrund der kurzen Lebensdauer der Yucca-Motte und der kurzen Wechselwirkung mit Joshua-Bäumen ist es schwierig zu untersuchen, wie sie auf solche Änderungen in ihrer Umgebung reagieren werden. Ohne ihre einzigen Bestäuber werden Josua-Bäume zugrunde gehen, unabhängig davon, ob ihre Samen die Reise antreten können.
Das Verständnis dieser symbiotischen Zusammenhänge wird bei der Entwicklung von Strategien zur Reaktion auf den Klimawandel noch wichtiger. Einige Wissenschaftler haben vorgeschlagen, sich physisch bewegende Arten, die vom Klimawandel bedroht sind, zu bewegen, aber dies könnte Systeme stören, die noch nicht vollständig verstanden sind.
„Naturschutzbiologen betrachten Massengemeinschaften oft als statisch“, sagt Smith. "Bei der Entwicklung von Erhaltungsstrategien müssen wir nicht nur darüber nachdenken, wie das System heute aussieht, sondern auch, wie sich das System in Zukunft als Reaktion auf die sich verändernde Welt verändern wird."
Eines ist sicher: Der Verlust des Joshua Tree würde das Bild der Mojave-Wüste im kollektiven Bewusstsein drastisch verändern. Jetzt liegt das Schicksal dieser Bäume - und unsere Fähigkeit, sie zu verteidigen - in den Mundteilen einer winzigen grauen Motte.
