Моделирование объясняет, почему Амазония — такой биоразнообразный рай
Амазонские тропические леса отличаются необычайным разнообразием растений и животных, не встречающихся больше нигде на Земле. Причины этого десятилетиями ставили учёных в тупик и вызывали споры.
Новое международное исследование под руководством UK Centre for Ecology & Hydrology (UKCEH) ставит под сомнение традиционные представления об эволюции Амазонии в последний ледниковый период (примерно 2,6 млн — 11 700 лет назад). Оно показывает, что крупнейший в мире тропический лес более чувствителен к изменениям окружающей среды, чем считалось ранее. Это служит дополнительным предупреждением об угрозе, которую представляют для этой экосистемы масштабные и быстрые изменения климата и землепользования, вызванные деятельностью человека.
Одни учёные утверждали, что во время последнего ледникового периода в Амазонии существовали полностью изолированные «лесные острова» («рефугиумы»), другие — что лес был сплошным и занимал примерно ту же площадь, что и сегодня.
Результаты моделирования, опубликованные в журнале npj Biodiversity, указывают на промежуточный ответ: лесные острова соединяли участки редколесий и саванн. Авторы делают вывод, что это позволяло перемещаться между ними более подвижным и адаптивным животным, но служило барьером для более специализированных видов, зависящих от определённого типа среды обитания.
Состав растительности и климат территории влияют на естественную эволюцию. Это означает, что хотя изначально вид мог быть распространён на большой площади, по мере изменения локальной среды обитания в разных районах постепенно эволюционировали разные виды.
Ведущий автор исследования доктор Дуглас Келли из UKCEH поясняет: «Изменения климата в прошлом сыграли огромную роль в формировании облика и ареала Амазонского леса. Подобные изменения наступают очень скоро и происходят гораздо быстрее. Ранее колебания климата занимали тысячи лет, позволяя растениям и животным адаптироваться, но теперь значительное глобальное потепление происходит в течение десятилетий из-за увеличения антропогенных выбросов парниковых газов».
В исследовании участвовали UKCEH, Ontario Forest Research Institute, Кильский университет (Германия), Met Office (Великобритания), INPA (Бразилия) и Field Museum of Natural History в Чикаго.
Команда использовала комбинацию современных методов моделирования климата и растительности с компьютерными прогнозами типов растений, произраставших в последний ледниковый период, и их местоположения на основе записей об ископаемой пыльце из отложений. Предыдущие исследования в основном использовали единичные методики.
В отличие от прежних работ, исследователи учли пробелы между районами, где была обнаружена ископаемая пыльца, и возможность перемещения животных между местообитаниями. Их сложное компьютерное и статистическое моделирование показало, какой тип растительности мог там произрастать, что подтверждалось типом растений, зарегистрированных в любых смежных областях.
Покрытие лесом резко сократилось в последний ледниковый период из-за более холодного и сухого климата. В атмосфере было меньше углекислого газа, а засушливые условия ограничивали рост деревьев и вызывали больше лесных пожаров, которые уничтожали многие лесные массивы.
Соавтор исследования доктор Хиромицу Сато отмечает: «Мы считаем, что наше исследование с использованием комплексных методов моделирования предоставляет на сегодняшний день наилучшие доказательства происхождения богатого биоразнообразия Амазонии. Использование моделирования земной поверхности для получения важной информации о биоразнообразии — это новая и очень интересная инновация, которую можно будет применять в будущем для изучения истории видов при нехватке данных».
Следующим шагом исследователей станет изучение того, когда и где виды внутри групп, таких как обезьяны, муравьеловки, лягушки, бабочки и лианы, могли разойтись друг от друга за тысячи лет.