Der Prozess des Überdenkens der Biodiversität auf genetischer Ebene ist im Gange und zielt darauf ab, Kalifornien auf ein neues Niveau des Schutzes und der Erhaltung seiner lebenden Ressourcen zu bringen.
Die Idee ist so neuartig, dass man sie als das große Experiment der fortgeschrittenen Genetik des 21. Jahrhunderts bezeichnen könnte: Identifizierung und Schutz von Regionen, die Pflanzen- und Tierpopulationen mit gesunder, hoher genetischer Vielfalt beherbergen.
Die Informationen werden Regulierungsbehörden dabei helfen, die Folgen von Landnutzungsentscheidungen für die Rückzugsgebiete von Arten vorherzusagen, die sich in den nächsten 50 Jahren am ehesten an Dürren, Überschwemmungen und Waldbrände anpassen werden, die durch die globale Erwärmung verursacht werden.
Diese Gebiete dienen auch als Kindergärten, um gefährdete Bevölkerungsgruppen anderswo mit Infusionen genetischer Ausstattung zu retten.
Die Bemühungen werden vom staatlich finanzierten California Conservation Genomics Project in Höhe von 12 Millionen US-Dollar geleitet, und seine Ergebnisse fließen in Kaliforniens Versprechen ein, bis 2030 30 Prozent seines Landes und seiner Küstengewässer zu erhalten – bekannt als „30 x 30“.
„Mein Ziel ist es, beeindruckende Hotspots der genetischen Vielfalt zu kartieren“, sagte Brad Shaffer, ein Evolutionsbiologe an der University of California, Los Angeles, der sich mehr als ein Jahrzehnt der Erhaltung von Gruppen von Lebensformen gewidmet hat, an die sie sich am ehesten anpassen können zukünftigen Klimabedingungen.
Jetzt leitet er als Direktor des La Krantz Center for California Conservation Science der UCLA ein Team von 114 Forschern aus allen 10 UCLA-Campussen, das den umfassendsten genomischen Datensatz einheimischer Arten erstellt, der jemals für die Naturschutzwissenschaft gesammelt wurde.
Ziel ist es, Gebiete hervorzuheben, die aufgrund ihres genetischen Reichtums geschützt werden sollten: moderne Ergänzungen der staatlichen und bundesstaatlichen Parksysteme, die im letzten Jahrhundert entstanden sind, um Landschaften und Meereslandschaften zu markieren, die den Kaliforniern am Herzen liegen.
„Wir schützen Wälder, Schluchten, Flüsse, Wüsten und Küsten wegen ihrer natürlichen Schönheit und bedrohten Arten“, sagte Shaffer. „Was wir jetzt brauchen, sind Schutzgebiete für Arten mit der genetischen Widerstandsfähigkeit, um extreme Klimaveränderungen zu überleben.“
Zu diesem Zweck sequenzierten die Projektwissenschaftler DNA-Proben von 235 repräsentativen Pflanzen- und Tierarten, die sich über die Breite der Meeres-, Süßwasser- und Landökosysteme Kaliforniens erstrecken.
Dazu gehören der Schwarzbär, der Westhäher, der kalifornische Flanellpinsel, die kalifornische Hummel, der kalifornische Heilbutt, der nördliche Seeelefant, die Dungeness-Krabbe, der kalifornische Golfbaum, die westliche Kröte und die vom Aussterben bedrohte schwarze Schnecke.
Jetzt bereiten sich die Projektleiter darauf vor, ihre Erkenntnisse in dem sich überschneidenden Labyrinth aus Regulierungsbehörden, Landverwaltern, Gemeinden und Industrien, die Ansprüche auf kalifornisches Land haben, zu teilen.
Wissenschaftler räumen ein, dass es nicht einfach sein wird, die Kosten für die Erhaltung unregulierter Arten wie Kojoten und Platanen in einem Staat zu priorisieren, in dem die Erhaltung oft als Hindernis für Wohlstand und die Entwicklung alternativer Energien angesehen wird.
Traditionell gefährdete Arten wie der kalifornische Kondor, der Königslachs und der graue Wolf neigen dazu, die Finanzierung, den Lebensraum und den politischen Willen anzuziehen, die erforderlich sind, um sie zu schützen und wiederherzustellen.
Aber die meisten Arten gehen zurück, weil die Wildtiervorschriften Bedrohungen wie Krankheiten, Lebensraumverlust, invasive Arten, Umweltverschmutzung und Klimawandel in Kalifornien nicht wesentlich gestoppt haben.
„Wir haben unsere Naturlandschaften so stark beeinflusst, dass es keinen Experten braucht, um zu wissen, dass wir so viel wie möglich davon schützen müssen“, sagte Brendan Cummings, Direktor für Naturschutz am Zentrum für biologische Vielfalt. „Das Problem ist, dass wir nicht auf das reagiert haben, was wir bereits wissen, nicht einmal für Randarten.“
Aber Jennifer Norris, stellvertretende Sekretärin für Biodiversität und Lebensraum bei der California Agency of Natural Resources und Leiterin der 30-mal-30-Initiative des Bundesstaates, sagte, sie glaube, dass „die von Brads Team generierten Daten eine weitere Informationsebene hinzufügen, um Möglichkeiten für den Naturschutz zu fördern“.
„Ökosysteme sind mehr als schöne Landschaften und charismatische Kreaturen – sie sind komplexe Lebensnetze“, sagte sie. “Wenn es um effektive regionale Erhaltungspläne geht, ist die Genetik genauso wichtig.”
Die Bereiche Genetik und Naturschutzbiologie haben seit dem kalifornischen Arteninventar, das vor mehr als einem Jahrhundert von Joseph Grinnell vom Museum of Vertebrate Zoology der UC Berkeley aufgezeichnet wurde, einen langen Weg zurückgelegt.
Die Analysewerkzeuge, die jetzt verwendet werden, um aufzuzeigen, wie die Ozeane, die Atmosphäre, die Tierwelt und die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf der Erde interagieren, sind vergleichbar mit einer riesigen Schachtel mit Wasserfarben, mit der man mehr von den Farben der Natur malen kann.
Kalifornien, das ungefähr 12 Prozent der Bevölkerung des Landes auf 5 Prozent seiner Landfläche beherbergt, ist ideal, um neue Ansätze zur Bewirtschaftung natürlicher Ressourcen zu testen, sagte Shaffer.
Der Bundesstaat beherbergt eine außergewöhnlich hohe einheimische Biodiversität und eine ebenso große Anzahl gefährdeter oder gelisteter Arten.
Es umfasst auch 287 der staatlich geschützten Pflanzen- und Tierarten in den kontinentalen Vereinigten Staaten.
Das Projekt wird neue Bereiche wie Umwelt-DNA nutzen: Forscher können Wasser-, Boden- und Luftproben sammeln, um herauszufinden, welche Arten in der Umgebung existieren und wie häufig sie vorkommen.
Die Strömungen des Wandels wurden in Umwelt-DNA-Arbeiten deutlich, die im Sommer von Zach Gold, einem Forscher der National Oceanic and Atmospheric Administration, durchgeführt wurden.
Er nahm Wasserproben von Bord eines Bootes, um die Meerestiere unter dem Müll zu inventarisieren, der im Los Angeles-Long Beach Harbor Complex in den Wellen schwimmt. Dies ist ein Prozess, der normalerweise von Tauchern durchgeführt wird, die die Arten von Hand zählen.
Ein Großteil der anfänglichen Arbeit der Projektwissenschaftler konzentrierte sich auf häufige Arten wie Zauneidechsen und lebende Eichen, die es geschafft haben, in Regionen zu gedeihen, die vom schlechtesten Wetter Kaliforniens betroffen sind.
Eine Schmetterlingsart, bekannt als Ivallda Arctic, die der Forschungsökologe Zachary MacDonald im Juli auf dem Mount Whitney entdeckte und die die größte Schmetterlingspopulation in Nordamerika darstellt.
(Zachary McDonald)
Der Forschungsökologe Zachary MacDonald, 31, ist auf dem Gipfel des Mount Whitney in seinem Element, der oft Weißlichtbedingungen, Windgeschwindigkeiten von 180 Meilen pro Stunde und Temperaturen von minus -30 Grad ausgesetzt ist.
Hier hat er Jahre damit verbracht, zu untersuchen, wie einstmals reichlich vorhandene Populationen einheimischer Schmetterlingsarten ausdünnen, während sich Kalifornien erwärmt und austrocknet.
Diejenigen, die um ihre Zukunft fürchten, können jedoch Mut schöpfen aus seiner Entdeckung einer zuvor unbekannten Population von Ivallda Arctic im Juli – die die größte Population des Schmetterlings in Nordamerika darstellt.
Aber nicht alles ist Grund zur Freude. Weit davon entfernt.
„Wir wissen immer noch nicht, ob die Anpassungsfähigkeit dieses kleinen grauen Schmetterlings darauf zurückzuführen ist, dass er die beste Genetik hat“, sagte er, „oder ob er keine Optionen mehr hat und vom Aussterben bedroht ist.“
“Meine Antworten überraschen uns”, sagte er.