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[Origin-Alps] Origins, assembly and conservation of plant diversity in the European Alps

English title [Origin-Alps] Origins, assembly and conservation of plant diversity in the European Alps
Applicant Zimmermann Niklaus
Number 170059
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Swiss Federal Research Inst. WSL Direktion
Institution of higher education Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research - WSL
Main discipline Ecology
Start/End 01.10.2017 - 30.09.2020
Approved amount 502'917.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Ecology
Genetics

Keywords (9)

speciation; phylogenetic comparative analyses; conservation planning; community assembly; allopatric/sympatric speciation; biodiversity patterns; species coexistence; macroevolution; Alpine Flora

Lay Summary (German)

Lead
Das Projekt Origin-Alps wird ein umfassendes Verständnis entwickeln, wie die Europäische Alpenflora im Laufe der Evolution entstanden ist, wie sich dies auf das Ausbilden der heutigen Muster der Biodiversität ausgewirkt hat und wie dieses Wissen für das Entwickeln von Schutzmassnahmen dieser einmaligen Biodiversität genutzt werden kann.
Lay summary

Inhalt des Forschungsprojekts

Aus geologischer Sicht betrachtet sind die Alpen sind die Alpen enorm rasch entstanden. Während der Alpenfaltung hat sich das Klima laufend verändert und hat zuletzt mehrere Eiszeiten durchlaufen, während denen die Alpen fast vollständig mit Eis bedeckt waren. Wie konnten unter solchen Bedingungen die heutige Vielfalt von 4500 Pflanzenarten entstehen? Wie haben die klimatischen und geotektonischen Prozesse die Evolution von Arten und die heutigen Muster von Biodiversität beeinflusst? Und wie kann dieses evolutive Vermächtnis am besten geschützt werden, mit bestehenden oder noch zu entwickelnden Schutzgebieten? Ziel dieses Projektes ist es, diese Fragen zusammen mit Partnern aus Frankreich zu untersuchen, mit Daten und Untersuchungen über den gesamten Alpenraum, und mit Lösungsvorschlägen für den Erhalt der Europäischen Alpenflora.

 

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Unsere Arbeit wird neue Erkenntnisse liefern, wie in relativ kurzer Zeit in einem Klima, das eigentlich zu kalt ist für rasche Evolution, eine so reiche Flora entstehen konnte. Dies wird wichtige Hinweise auf das Potenzial der Evolution in kalten Gebieten, insbesondere in Gebirgssystemen, liefern. Das Projekt wird zudem untersuchen, wie diese Prozesse zu den heutigen Mustern der Biodiversität geführt haben. Dies erlaubt uns schliesslich zu prüfen, ob bestehende Schutzgebiete im Alpenraum diese Diversität ganzheitlich (funktionell, evolutiv, vielfältig) zu schützen vermögen. Dabei untersuchen wir, ob die national definierten Schutzgebiete ausreichen, oder ob neue Gebiete nötig sind, und wo diese – auch unter Klimawandel – idealerweise angelegt werden sollten, um optimalen Schutz zu gewähren.

Direct link to Lay Summary Last update: 02.06.2017

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
149508 Effects of Climate and its Change on Phylogenetic, Functional and Species Diversity in Swiss Grasslands Communities 01.01.2014 Project funding (Div. I-III)

Abstract

A major aim of biology and ecology is to understand the historical and contemporary processes that underpin patterns of biodiversity and shape the particularly species-rich assemblages of certain regions. This requires unraveling a number of key processes: (i) the macroevolutionary dynamics of species diversification, (ii) the mechanisms of species differentiation and speciation, and (iii) the historical and environmental drivers of community assembly (e.g. functional or phylogenetic diversity) and ecosystem functioning. While deciphering the importance of those key processes is pivotal for biodiversity management and conservation planning, empirical analyses are still hampered by a lack of high quality data on species traits and distributions, community data (e.g. vegetation survey) and phylogenetic information. There is also no existing analytical framework capable of analyzing and deciphering those processes and their importance in biodiversity protection. Isolated mountain ranges provide a unique opportunity to study the processes generating biodiversity, and practical aspects of its conservation under a common ecological and historical setting. Here, we focus on the European Alps, one of the coldest biomes on the planet. This region is a well known hotspot of biodiversity in Europe, with fairly high plant endemism (about 13%). The growing evidence that alpine biodiversity is highly threatened by global changes urges us to advance our understanding of how alpine biodiversity has emerged and diversified, how this biodiversity is structured along the steep environmental gradients of alpine landscapes, and ultimately assess whether the existing network of protected areas cover the different components (e.g. rarity, endemism, functional and phylogenetic diversity, phylogenetic endemism) of the flora of European Alps.The overarching aim of this project is thus to reconstruct the evolutionary and ecological assembly of the Flora of the European Alps and to use this knowledge for assessing current protection schemes. Over the last decade, the two project partners (WSL and LECA) have undertaken an important effort of sampling and sequencing of all 4,500 plant taxa occurring in the Alps, which represents an unprecedented source of raw genomic data to the current project. This will be complemented by compiling and harmonizing eco-informatic data on the whole Alpine Flora (species traits, geographic distribution and vegetation plot surveys) [Task1]. The project addresses four questions. How and when have certain plant groups experienced increased species diversification into harsh alpine environments, while biogeographic theories predict higher diversification in warmer environments [Task2]? What is the phylogenetic structure of plant meta-communities and can we infer speciation scenarios from that structure [Task3]? How are plant communities assembled along environmental gradients, and what drives the spatial co-variation between different biodiversity facets [Task4]? How well does the current reserve network cover different biodiversity facets in the Alpine Region [Task5]? The project will generate an unprecedented genomic and ecological database for the whole Flora of the European Alps, and will provide a gold-standard reference data for plant phylogenomics and eco-informatics at the scale of an entire biogeographic region. This opens novel horizons for biodiversity research, community ecology and conservation planning.
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