Reaktionsnormen

Reaktionsnormen bezeichnen in der Biologie die Bandbreite der phänotypischen Ausprägungen eines bestimmten Genotyps über ein definiertes Spektrum von Umweltbedingungen hinweg. Sie erfassen die phänotypische Plastizität und helfen zu erklären, wie Organismen in unterschiedlichen Lebensräumen funktionieren.

Formal lassen sich Reaktionsnormen als Funktion P = f_G(E) beschreiben, wobei G der Genotyp, E der Umweltzustand und P der Phänotyp ist. Der Umweltvektor umfasst Faktoren wie Temperatur, Nahrung, Wasserverfügbarkeit oder Licht. Die Form der Norm kann linear oder kurvenförmig sein und besteht oft aus einem Achsenabschnitt sowie einer Steigung, die die Stärke der Plastizität angibt. In Experimenten lassen sich Normen mit Common-garden-Experimenten oder Freilandreihen schätzen, in denen verschiedene Genotypen derselben Umweltvariante ausgesetzt werden.

Verschiedene Genotypen besitzen oft unterschiedliche Reaktionsnormen, womit Genotyp-Umwelt-Wechselwirkungen (GxE) entstehen, die die Merkmalsausprägung und deren evolutionäre Anpassung beeinflussen.

Beispiele finden sich in Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen: Bei Pflanzen kann Wuchshöhe oder Blattanordnung von Temperatur, Licht oder Nährstoffgehalt abhängen; bei Amphibien beeinflusst Wasserverfügbarkeit Entwicklungsstadien; bei Insekten können Entscheidungen zur Metamorphose je nach Nahrungsangebot variieren.

Reaktionsnormen sind ein zentrales Konzept der phänotypischen Plastizität. Sie betonen, dass der Phänotyp von der Interaktion von Genotyp und Umwelt abhängt. Die Analyse setzt definierte Umweltdimensionen und geeignete statistische Modelle voraus; Kosten und Grenzen der Plastizität bleiben oft Teil der Interpretation.