Artkonzepte vergleichen und sicher anwenden

Eine Art ist eine Einheit der biologischen Einteilung. Ein Artkonzept legt fest, nach welchem Kriterium Organismen zu einer Art gehören. Eine einzige Regel passt nicht zu allen Lebewesen: Individuen derselben Art können verschieden aussehen, während verschiedene Arten einander ähneln. Ungeschlechtliche Fortpflanzung und Fossilien erschweren den Vergleich über Kreuzungen. Auch Hybride und unterschiedliche Stammbäume können Grenzen unscharf machen.

Das morphologische Artkonzept vergleicht festgelegte, unterscheidende Merkmale des Körperbaus. Solche diagnostischen Merkmale können etwa die Form von Organen sein. Organismen, die in den festgelegten wesentlichen Merkmalen übereinstimmen, werden so einer morphologischen Art zugeordnet. Bei Fossilien und Bestimmungsschlüsseln ist das besonders nützlich, wenn keine Fortpflanzungsdaten vorliegen. Seine Grenze ist die phänotypische Variabilität: Erbanlagen und Umwelt beeinflussen das beobachtbare Aussehen. Raupe, Puppe und Schmetterling derselben Art sehen verschieden aus. Auch Jungtiere und erwachsene Tiere können sich unterscheiden. Unterscheiden sich Männchen und Weibchen im Aussehen, heißt das Sexualdimorphismus. Umgekehrt können ähnlich aussehende Zwillingsarten durch Fortpflanzungsbarrieren getrennt sein. Ähnliche Umweltbedingungen können bei verschiedenen Arten ebenfalls eine ähnliche Gestalt begünstigen.

Eine Population umfasst Angehörige derselben Art, die zur gleichen Zeit in einem Gebiet leben. Das biologische Artkonzept fragt, ob natürliche Populationen sich tatsächlich oder potenziell miteinander fortpflanzen und lebensfähige, fruchtbare Nachkommen bekommen können. Fruchtbar heißt: Die Nachkommen können selbst Nachkommen haben. Es beurteilt die Fortpflanzungsgemeinschaft, nicht die Fruchtbarkeit jedes einzelnen Tiers. Genfluss ist der Austausch erblicher Varianten durch Fortpflanzung; der Genpool umfasst diese Varianten in einer Population oder Fortpflanzungsgemeinschaft. Gegenüber anderen Arten begrenzen biologische Fortpflanzungsbarrieren den Genfluss.

Bei Fossilien, ausschließlich ungeschlechtlich reproduzierenden Organismen und kaum untersuchten Populationen fehlt das nötige Fortpflanzungswissen. Räumlich getrennte Populationen treffen sich in der Natur nicht; diese Trennung beweist für sich keine biologische Barriere. Gelegentlich fruchtbare Hybride lassen eine Artgrenze durchlässig werden. Ob eine Grenze trotz solcher Kreuzungen sinnvoll bleibt, hängt auch von gewöhnlichen Barrieren und der Häufigkeit des Genflusses ab.

Bei Schaufelfußkröten wählen Weibchen von Spea bombifrons unter bestimmten Bedingungen Männchen von S. multiplicata. Hybride Kaulquappen entwickeln sich in flachen, rasch austrocknenden Tümpeln schneller als reine S. bombifrons-Kaulquappen und können dadurch einen Überlebensvorteil haben. Männliche Hybride sind steril; weibliche sind fortpflanzungsfähig, aber weniger fruchtbar als Weibchen der Elternarten. So ist begrenzter Genfluss trotz Barrieren möglich.

Phylogenie ist die Abstammungsgeschichte. Phylogenetische Artkonzepte prüfen, ob sich Gruppen als eigene Abstammungslinien unterscheiden lassen. Eine merkmalsbezogene Variante sucht die kleinste Gruppe gemeinsamer Herkunft, die durch vererbbare Merkmale von anderen Gruppen unterscheidbar ist. Dazu können Gestaltmerkmale und DNA-Daten dienen; ein Unterschied zwischen zwei Einzelwesen genügt nicht.

Eine andere Variante, die mit Willi Hennig verbunden ist, betrachtet eine Art als Linienabschnitt zwischen Aufspaltungen. Er beginnt mit einer Aufspaltung und endet mit Aussterben oder einer weiteren Aufspaltung. Eine bloße Veränderung innerhalb der Linie schafft nach dieser Variante keine neue Art. In Aufgaben muss deshalb klar sein, welche Variante gemeint ist.

Auch ein Stammbaum ist eine Rekonstruktion. Merkmale verändern sich unterschiedlich schnell; verschiedene DNA-Abschnitte können verschiedene Beziehungen nahelegen. Durch Hybridisierung können Erbanlagen zwischen Linien fließen, sodass ein Netzwerk mitunter besser passt als ein reiner Verzweigungsbaum. Einzelne Unterschiede in einem DNA-Abschnitt legen allein keine Artgrenze fest. Die Auswahl und Auswertung der Daten bleibt entscheidend.

Kläre zuerst die Frage: Geht es um Bestimmung, Fortpflanzung oder Abstammung? Prüfe dann, ob Gestaltmerkmale, Kreuzungsbeobachtungen, DNA-Daten oder Fossilien vorliegen. Wähle ein dazu passendes Konzept und nenne dessen Kriterium, den Befund und eine Grenze der Aussage. Keine Methode ist für alle Fälle die beste.

Fiktiver Übungsfall: Zwei Froschgruppen leben am selben Teich und sehen fast gleich aus. Weibchen reagieren nur auf die Paarungsrufe der eigenen Gruppe; in langjährigen Beobachtungen wurden keine Kreuzungen festgestellt. Das biologische Konzept liefert Hinweise auf eine Verhaltensbarriere und damit getrennte Arten. Das Aussehen allein ließe die Grenze nicht erkennen. Die Beobachtungen schließen seltenen Genfluss jedoch nicht sicher aus; weitere Beobachtungen und genetische Daten könnten die Einschätzung prüfen.