Nischenkonstruktion: Umwelt und Organismen entwickeln sich gemeinsam

Nach Ansicht des großen Genetikers Richard Lewontin bestand einer der schwerwiegendsten Fehler des vorherrschenden evolutionären Denkens im 20. Jahrhundert darin, sich ausschließlich auf die Untersuchung der Gene zu konzentrieren, die als einzige Einheit betrachtet werden, auf die die natürliche Auslese einwirkt, und auf die Veränderung der Genfrequenzen in den Populationen. Dieser Ansatz reduzierte die Organismen auf bloße Objekte der Evolution und ignorierte die entscheidende Rolle ihrer Stoffwechsel- und Verhaltensaktivitäten. Um alle Eigenschaften von Lebewesen biologisch zu erklären, plädiert Lewontin hingegen dafür, Organismen als aktive Subjekte ihrer eigenen Evolution zu betrachten, die in einem Umweltkontext analysiert werden, der nicht abstrakt und vorbestehend ist, sondern sich mit ihnen verändert. Nach Ansicht des Autors ist die korrekteste Metapher zur Beschreibung des Lebens nicht Anpassung, sondern Konstruktion.

In den frühen 2000er Jahren hat die Nischenbautheorie diese Metapher der Evolution als Konstruktion übernommen und erweitert. In dem Text "Niche Construction: The Neglected Process in Evolution (2003)" - der als wichtigster Bezugspunkt für die Definition der Nischenbautheorie gilt - stellen Marcus Feldman, John Odling-Smee und Kevin Lala fest, dass die erste evolutionäre Rolle der Organismen, d.h. die Rolle als "Träger" von Genen, in der Evolutionsforschung weithin diskutiert wurde, dass es aber nun notwendig ist, sich auf ihre zweite evolutionäre Rolle zu konzentrieren. Die Nischenbau-Theorie hat die Aufgabe, dies zu tun: Lebewesen nehmen in der Tat Energie und Ressourcen aus der Umwelt auf, bauen Artefakte, stoßen Müll aus, sterben darin und verändern durch diese Aktivitäten den Selektionsdruck in ihrer eigenen Umwelt und der anderer Spezies, was einen kausalen Faktor in der Evolution der Lebewesen darstellt.

Alle Verhaltens- und Stoffwechselaktivitäten einer biologischen Population (z. B. der Bau eines Termitenhügels) spielen eine sehr wichtige Rolle in der Evolution: Sie verändern ökologische Nischen, indem sie sowohl die Umweltressourcen als auch den Selektionsdruck beeinflussen, der wiederum auf die Organismen selbst zurückwirkt und deren Evolution und die anderer Nischenbewohner beeinflusst. Organismen verändern aktiv ihre Umwelt und die Umwelt verändert selektiv die Organismen. Nach der Nischenbau-Theorie würden Organismen nicht nur eine genetische Ausstattung erben, sondern auch eine veränderte ökologische Nische, in der sie geboren werden, leben und durch die der Selektionsdruck wirkt. Dank des Konzepts der ökologischen Vererbung hat diese Theorie sowohl einen evolutionären als auch einen ökologischen Wert.

Ein klassisches Beispiel für die Konstruktion von Nischen ist der Biber. Diese Tiere bewohnen nicht nur aquatische Umgebungen, sondern verändern sie aktiv, indem sie Dämme bauen. Diese Bauwerke verändern Wasserläufe, schaffen neue Lebensräume und beeinflussen die lokale Artenvielfalt. Biberdämme können zur Bildung von Teichen führen, in denen eine Vielzahl von Pflanzen, Fischen und anderen Tieren leben, die sonst keinen geeigneten Lebensraum finden würden. Auf diese Weise schafft der Biber nicht nur für sich selbst eine günstigere Umgebung, sondern beeinflusst das gesamte Ökosystem. Ein weiteres faszinierendes Beispiel sind die Regenwürmer. Diese wirbellosen Tiere verändern durch ihre Grab- und Zersetzungstätigkeit die Struktur des Bodens und verbessern seine Fruchtbarkeit. Dies begünstigt nicht nur das Wachstum von bestimmten Pflanzen, sondern auch die Verfügbarkeit von Nährstoffen für andere Arten. Dies zeigt, wie der Aufbau von Nischen kaskadenartige Auswirkungen auf ganze Ökosysteme haben kann.

Die direkte Veränderung der Umwelt ist nicht die einzige Art und Weise, wie die Theorie der Nischenkonstruktion funktioniert. Man kann nämlich "störende Nischen" von "relozierten Nischen" unterscheiden. Im ersten Fall verändern die Organismen einen oder mehrere Faktoren ihrer physischen Umwelt, während im zweiten Fall die Bewohner sich von ihrem Wohnort entfernen und sich so neuen Umweltfaktoren aussetzen. In mehreren Episoden kann die Nischenbildung sowohl störend als auch verlagerungsfördernd sein. Darüber hinaus können zwei verschiedene Kontexte analysiert werden, in denen die Aktivität der Organismen stattfindet: ein "Aufbruch"- und ein "Kontrast"-Kontext. Ein Ausgangskontext liegt vor, wenn der Organismus eine Veränderung eines oder mehrerer Faktoren seiner Umwelt veranlasst, während ein Kontrastkontext vorliegt, wenn der Organismus auf Veränderungen in der äußeren Umwelt reagiert. Schließlich hat der Aufbau von Nischen nicht immer positive Auswirkungen: er kann manchmal nachteilig für die Fitness der Organismen sein.

Einer der interessantesten Aspekte der Nischenkonstruktionstheorie ist das Konzept der reziproken Kausalität in der Biologie. Wie wir gesehen haben, können Organismen, die ihre Umwelt verändern, durch diese Veränderungen einen neuen Selektionsdruck erzeugen, der die Evolution ihrer Bewohner beeinflusst. Diese Rückkopplungsschleifen sind in der Natur weit verbreitet und können zu einer Koevolution zwischen den Arten und ihrer Umwelt führen, bei der die von den Organismen verursachten Umweltveränderungen neue evolutionäre Anpassungen vorantreiben. In diesem Zusammenhang wird die Evolution zu einem zweiseitigen Prozess, bei dem sich Organismen und Umwelt in einer kontinuierlichen Dynamik gegenseitig beeinflussen.

Die Nischenbau-Theorie lädt uns ein, die Evolution als dynamische Interaktion zwischen Organismen und der Umwelt zu betrachten. Die Erkenntnis, dass Organismen aktiv an der Gestaltung ihrer Nischen beteiligt sind, eröffnet neue Wege für die wissenschaftliche Forschung und bietet wertvolle Instrumente zur Bewältigung der ökologischen Herausforderungen unserer Zeit. Wenn man versteht, wie die Arten ihre Umwelt verändern, kann man die Reaktionen der Ökosysteme auf Umweltveränderungen vorhersagen, wie sie beispielsweise durch die globale Erwärmung oder die Abholzung der Wälder hervorgerufen werden. Die Anerkennung der komplexen Verflechtung von Organismen und Umwelt, wie sie die Theorie des Nischenaufbaus aufzeigt, gibt Wissenschaftlern neue Instrumente an die Hand, um wirksamere Strategien für den Umwelterhalt zu entwickeln. So könnte beispielsweise die Wiederherstellung geschädigter Ökosysteme von der Einführung bestimmter Arten profitieren, die durch die Nischenkonstruktion die für die Wiederbelebung des Ökosystems erforderlichen Bedingungen wiederherstellen können.

Laut der Studie 'Niche Perspectives on Plant-Pollinator Interactions' ist es in der Tat notwendig, das wenig genutzte Nischenkonzept zu integrieren, um die Rolle der Bestäuber in der Evolution und Reproduktion von Pflanzen zu untersuchen. Es ist bekannt, dass Bestäuber und Pflanzen an wichtigen Phänomenen der Ko-Evolution und evolutionären Rückkopplungen beteiligt sind. Allerdings können menschliche Aktivitäten wie intensive Landwirtschaft, Lebensraumverlust und Pestizideinsatz diese koevolutionären Beziehungen stören und Bestäubungsnischen schädigen, was negative Auswirkungen auf die Gesundheit dieser Tiere und das Überleben der von ihrer Bestäubung abhängigen Pflanzen hat. Daher ist es für die Erhaltung der biologischen Vielfalt und die Produktivität der Ökosysteme von wesentlicher Bedeutung, diese Phänomene aus der Perspektive der Nischenkonstruktionstheorie zu verstehen und die Nischeninteraktionen zwischen Pflanzen, Bestäubern und der Umwelt zu schützen.