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Mittwoch, 18. Februar 2009

Contra Darwin? - Wenn der Schwächere überlebt

Archiv: Das Spielprinzip "Schere-Stein-Papier" | Copyright: K-Maddin/GNU FDL

München/ Deutschland - Die Feststellung, dass im evolutionären Überlebenskampf stets die stärkere bzw. angepasstere Spezies überlebt, gilt Vielen als eines der grundlegenden gesetzte der Natur. Münchner Wissenschaftler haben nun jedoch gezeigt, dass es auch anders geht. In einem simulierten "zyklischen Wettbewerb" dreier Arten überlebte fast immer die schwächste Spezies.

Die Auslöschung von Arten ist eine Folge ihrer Unfähigkeit, sich an neue Umweltbedingungen anzupassen, und ihrer Konkurrenz mit anderen Spezies. Neben der Selektion und der Bildung neuer Arten gehört die Möglichkeit der Adaptation damit zu den Triebfedern der Evolution. Nach der seit Darwin bekannten Interpretation erhöhen diese Prozesse insgesamt die sogenannte "Fitness" der Spezies, denn von zwei konkurrierenden Arten würde nur die stärkere überleben.

Wissenschaftler um Professor Erwin Frey von der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) in München haben nun den Verlauf eines so genannten zyklischen Wettbewerbs dreier Arten gegeneinander simuliert. Hierbei ist jede Spezies einer anderen Art überlegen, während sie einer dritten Art wiederum unterlegen ist. "Bei dieser Form der kreisförmigen Konkurrenz erweist sich fast ausnahmslos die schwächste Spezies als Gewinner“, so der Leiter der Studie, die in der Aktuellen Ausgabe des Fachjournals "Physical Review Letters" veröffentlicht wurde. "Die beiden stärkeren Arten sterben dagegen aus, wie Experimente an Bakterien bereits gezeigt haben. Unser Ergebnis ist nicht nur eine große Überraschung, sondern auch wichtig für das Verständnis der Evolution von Ökosystemen und die Entwicklung neuer Strategien zum Schutz von Arten."

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In Ökosystemen, die sich aus einer großen Zahl verschiedener Arten zusammensetzen, die interagieren und miteinander um die knappen Ressourcen in Konkurrenz stehen, wirkt sich der Überlebenswettbewerb zwischen den Arten auf die Wahrscheinlichkeit aus, mit der sich Individuen fortpflanzen können und überleben. "All diese Prozesse", so die LMU-Pressemeldung, "beruhen in großem Maße auch auf rein rechnerischen Wahrscheinlichkeiten, wodurch sich Fluktuationen ergeben, die letztlich zum Artensterben führen. Man weiß, dass auf der Erde bis zu 50 Spezies pro Tag ausgelöscht werden, was in dieser hohen Rate auch auf den Einfluss des Menschen zurückzuführen ist. Das Phänomen Artensterben an sich aber kann nicht vollständig vermieden werden – und ist auch noch wenig verstanden. Die theoretische Ökologie und die Biophysik untersuchen deshalb intensiv Bedingungen und Mechanismen, die sich auf die Biodiversität der Erde auswirken."

In einem Ökosystem wäre der simulierte einfache zyklische Wettbewerb ein wichtiger Spezialfall der Konkurrenz dreier Subpopulationen, die sich - ganz nach dem "Stein-Schere-Papier"-Spielprinzip - reihum dominieren. Tatsächlich kennt man bereits aus verschiedenen Lebensräumen entsprechende und auch komplexere Gemeinschaften, die genau diesen Regeln folgen und zusammen eine nicht-hierarchische Kreisbewegung bilden. "Das Spiel kann helfen, die Artenvielfalt zu beschreiben", so Frey.

Mit Hilfe der mathematischen Spieltheorie kann denn auch die gemeinsame Entwicklung von Populationen mit komplexen Computermodellen simuliert und untersucht. Im Ergebnis zeigte sich, dass bei großen Populationen die schwächste Art mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit der Sieger war.

Dieses "Gesetz des Schwächeren" trat selbst dann auf, wenn der Unterschied zwischen den konkurrierenden Spezies gering war. "Dieses Resultat war auch für uns unerwartet“, berichtet Frey. "Es zeigt aber einmal mehr, dass die Dynamik eines Ökosystems in hohem Maße auch auf Wahrscheinlichkeiten beruht – und der Zufall eine wichtige Rolle dabei spielt. In Experimenten, die vor ein paar Jahren an Bakterien durchgeführt wurden, um eine zyklische Konkurrenz zu untersuchen, gab es übrigens ein eindeutiges Ergebnis: Die schwächste der drei Arten ging als Sieger aus dem Wettbewerb hervor."

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