Es war August 2017, ein paar Tage bevor ein katastrophaler Hurrikan durch das kleine Karibikinsel-Archipel von Turks- und Caicosinseln fegte und einige Bewohner völlig unvorbereitet waren. Während die Insulaner damit beschäftigt waren, Häuser auszurüsten oder außer Landes zu fliegen, fehlten vielen der endemischen Inselechsen die evolutionären Möglichkeiten, um die kommende Flut zu bewältigen.
Colin Donihue, ein Postdoktorand der National Science Foundation an der Harvard University, und seine Kollegen hatten gerade eine Studie abgeschlossen, in der sie Turks- und Caicos-Anolen gefilmt, eingefangen und gemessen hatten, um herauszufinden, ob eine geplante Ausrottung invasiver schwarzer Ratten stattfand Die Inseln hätten keinerlei Einfluss auf das Verhalten und den Körper der Echsen.
Bis vier Tage nach Donihues Abreise verlief alles nach Plan. Der Hurrikan Irma schlug auf Turks- und Caicosinseln ein, bevor er nach Nordwesten zog, um das Festland von Florida zu erobern. Etwa zwei Wochen später folgte ihm der Hurrikan Maria, der in Puerto Rico und Dominica Chaos anrichten sollte.
Der Forscher war sofort besorgt über Kollegen, die an anderen Aspekten des Rattenbekämpfungsprojekts arbeiteten. Doch nachdem die anfänglichen Bedrohungen abgeklungen waren, wandten sich seine Gedanken der Wissenschaft zu - die Eidechsenumfrage, die er Tage zuvor durchgeführt hatte, bot eine seltene Gelegenheit, nicht nur festzustellen, welche Auswirkungen die Stürme auf die Eidechsenpopulation hatten, sondern welche Eigenschaften Eidechsen am besten ausstatteten, um zu überleben der Sturm.
"Wir stellten fest, dass wir in einer einzigartigen Position waren, nachdem wir diese Eidechsen zum letzten Mal gesehen hatten", sagt er. Sechs Wochen nachdem Donihue gegangen war, war er wieder auf der Insel und wiederholte seine Echsenmessungen.
Die Lage von Pine Cay und Water Cay in Bezug auf die Hurrikane Irma und Maria. Am 8. September 2017 traf der Hurrikan Irma Turks and Caicos (schwarzer Kreis) direkt. Zwei Wochen später, am 22. September, wurde der Archipel in Westindien erneut getroffen, diesmal von Hurrikan Maria. (Donihue et al. Kartendaten: Google, © 2018 DigitalGlobe) Er und seine Kollegen stellten fest, dass viele der Eidechsen den Sturm nicht überstanden hatten, und diejenigen, die dies wahrscheinlich aufgrund der wesentlichen Unterschiede in ihren Körperproportionen getan hatten.
Während andere Forschungen die Auswirkungen von Hurrikanen auf Tiere wie Vögel, Frösche und Primaten untersucht haben, beschäftigen sie sich hauptsächlich mit den Folgen, da es für Forscher schwierig ist, den Weg zukünftiger Stürme vorherzusagen. Laut Donihue ist diese neue Studie, die heute in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde , ein einzigartiger Blick auf die körperlichen Vor-und Nach-Eigenschaften einer Bevölkerung.
"Was wir dokumentiert haben, ist ein starker Fall natürlicher Selektion aufgrund von Hurrikanen", sagt Donihue.
Bei beiden Reisen führten sie die Forschung durch, indem sie durch zwei kleine Inseln in Turks- und Caicosinseln gingen - Pine Cay und Water Cay. Entlang dieser Pfade fingen sie Eidechsen mit langen Stöcken, die am Ende mit Knoten versehen waren. Auf der ersten Reise brachten sie ungefähr 70 Echsen zurück ins Labor und maßen ihre verschiedenen Körperteile.
Anolis-Echsen haben spezielle Zehenpolster, mit denen sie sich an glatten Oberflächen festhalten können. Die Forscher machten Makrofotos der Zehenpolster und maßen ihre Oberfläche. Sie fanden heraus, dass die Zehen der überlebenden Echsen nach dem Hurrikan deutlich größer waren als die der Vorgänger. (Colin Donihue) Auf der Rückreise habe Donihue erhebliche Verwüstungen sowohl der menschlichen Strukturen als auch der Bäume und der Wildnis miterlebt, Dächer von Häusern gesprengt, Bäume umgeworfen und die Vegetation von den Blättern befreit. Die Forscher bemühten sich aufgrund des relativen Mangels an den Anolen erheblich, genügend Eidechsen zu fangen, landeten aber schließlich bei mehr als 90.
Im Durchschnitt stellten sie fest, dass die Überlebenden kleiner waren und unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufwiesen.
Die Zehenpolster an den Vorderbeinen waren etwa 9 Prozent größer, während die hinteren Zehenpolster etwa 6 Prozent größer waren. Laut Donihue wären größere Zehenpolster von entscheidender Bedeutung, da die geckoähnlichen Anhänge ihnen einen besseren Griff auf Ästen oder Blättern ermöglichen würden, wenn der Wind auf Orkanniveau weht.
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die Vorderbeine der Überlebenden im Durchschnitt etwa 2 Prozent länger waren, aber sie waren überrascht, dass die Hinterbeine etwa 6 Prozent kürzer waren.
Um herauszufinden, warum, führten sie ein weiteres Experiment an den gefangenen Anolen durch, um ihre Überlebensstrategien zu sehen. Sie lassen mit Hilfe eines Laubbläsers Winde auf Hurrikan-Niveau auf Fanganolen auf einer hölzernen Stange, die einem Ast ähnelt, los. Die Eidechsen platzierten zuerst den Barsch zwischen sich und den Wind und strömten dann stromlinienförmig, um dem künstlichen Sturm am wenigsten ausgesetzt zu sein. Sie legten ihre Arme eng an ihren Körper und legten ihre Köpfe nach unten, aber die Forscher stellten fest, dass ihre Hinterbeine auffällig der vollen Kraft des Windes ausgesetzt waren.
"Mit zunehmender Windgeschwindigkeit fingen diese Hinterbeine immer mehr Wind auf und wirkten wie Segel, bis schließlich die Hinterbeine von der Barsch geblasen wurden", sagt Donihue.
(Bei diesem Experiment wurden keine Echsen verletzt und alle wurden bis zu ihrem ursprünglichen Fangpunkt freigelassen.)
Die Anolen hielten sich eine Weile mit den Vorderbeinen fest, bevor sie abgeblasen und hinter sich in eine gepolsterte Wand geblasen wurden. „Es wurden keine Eidechsen verletzt, alle wurden an ihren Fangpunkt zurückgebracht“, betont Donihue, fügt jedoch hinzu, dass während des tatsächlichen Hurrikans Eidechsen mit größeren Hinterbeinen wahrscheinlich auf See gesprengt worden wären.
Er sagt, dass es möglich ist, dass einige Eidechsen mit diesen Merkmalen während der Stürme in Kiefern- und Wasserlöcher geblasen wurden, aber es ist unwahrscheinlich. "Das ist natürliche Selektion in Aktion", sagt er.
Standbilder mit Eidechsenverhalten bei simulierten Starkwindverhältnissen (Colin Donihue) Martha Muñoz, eine Biologieprofessorin am Virginia Polytechnic Institute und der State University, die Eidechsen und Salamander studiert, sagt, dass die Studie aufregend und „wirklich cool“ ist, da sie ein Beispiel für die Entwicklung in Echtzeit zeigt - etwas, das die wissenschaftliche Gemeinschaft nicht gedacht hat möglich mit Wirbeltieren, bis eine im Jahr 2006 veröffentlichte Studie zeigte, wie Dürre die natürliche Selektion unter Darwins Finken beeinflussen könnte.
"Ich denke, es bereichert unser Verständnis, wie Organismen reagieren und von zeitgenössischem selektivem Druck beeinflusst werden", sagt Muñoz, der nicht an Donihues Studie beteiligt war.
Laut Donihue müssen weitere Untersuchungen durchgeführt werden, um festzustellen, ob sich diese natürliche Selektion auf die nächste Generation von Turks- und Caicos-Anolen erstreckt, aber Muñoz wäre nicht überrascht, wenn sich die Haftfähigkeit der Echsen weiter verbessert.
"Die Evolution schockiert uns, wie schnell es sein kann", sagt sie. "Sie brauchen nur eine Generation, um die Evolution selbst bei Wirbeltieren zu beobachten."
Donihue glaubt, dass es möglich ist, dass Anolen ihre größeren Hinterbeine wiedererlangen, da diese Eigenschaft ihnen im täglichen Leben hilft, zu springen, um Raubtieren auszuweichen oder Beute zu fangen.
"Sie sind in diesem ständigen Feedback in ihrer Umgebung", sagt er und fügt hinzu, dass diejenigen, die an einige Bedingungen angepasst sind, andere möglicherweise nicht überleben können.
David Spiller, ein Projektwissenschaftler an der University of California, Davis, der 2011 an einer Studie über die Auswirkungen der Hurrikane Irene und Sandy auf die Population der kubanischen braunen Anolen ( Anolis Sagrei ) auf kleinen Inseln auf den Bahamas beteiligt war, ist besorgt Dieser Klimawandel kann sich negativ auf dieses Feedback auswirken, wenn Hurrikane häufiger und zunehmend zerstörerischer als vorhergesagt werden.
„Wenn Störungen noch häufiger auftreten, werden die Arten nicht so gut an ihre Umgebung angepasst sein“, sagt Spiller, der nicht an Donihues Studie beteiligt war. "Es hält sie aus dem Gleichgewicht."
Muñoz stimmt zu: "Was ist, wenn die Eigenschaften, die es Ihnen ermöglichen, einen großen Einfluss zu überstehen, im Widerspruch zu den Eigenschaften stehen, die normalerweise aus anderen Gründen ausgewählt werden?"
