Эволюция делает мир менее «рваным»
Как эволюция влияет на экологические паттерны? Она помогает сглаживать «шероховатости», считает профессор экологии и эволюционной биологии Университета Коннектикута Марк Урбан. Он возглавил международную группу исследователей, которая проанализировала историю экологических и эволюционных исследований, чтобы создать основу для лучшего понимания влияния эволюции на экосистемные паттерны. Исследование опубликовано в виде перспективной статьи в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Проект начался с полевых исследований Урбана, где он столкнулся с закономерностью, которую было трудно объяснить. Исторически экологи и эволюционные биологи работали довольно изолированно, предполагая, что эволюция происходит в масштабах времени и расстояний, которые мало влияют на экологические системы. Однако Урбан предположил, что объяснение загадочного паттерна требует объединения дисциплин.
Вместе с коллегами со всего мира Урбан провёл масштабный анализ литературы. Они обнаружили свидетельства, подтверждающие гипотезу о том, что локальная адаптация изменяет пространственные паттерны.
«Эти усилия показывают, что влияние эволюции на то, насколько сообщества и экосистемы различаются в пространстве, просто нельзя игнорировать», — говорит соавтор Шон Джайри.
Импульсом к исследованию послужили наблюдения за саламандрами. Популяции саламандр адаптируются к хищникам, меняя форму тела, размер и рацион, что указывает на связь эволюции и экологии. Например, саламандры эволюционируют, чтобы больше питаться в пруду с ограниченными ресурсами, тем самым усиливая исходный экологический паттерн нехватки ресурсов. В других случаях локальная адаптация, наоборот, ослабляет существующие пространственные паттерны.
На основе анализа 500 исследований авторы пришли к выводу, что эволюционные адаптации на локальном уровне могут усиливать, ослаблять или даже создавать новые экологические паттерны в ландшафтах. Они выделили 14 различных механизмов, влияющих на направление этого воздействия, но в целом эволюция чаще всего имела сглаживающий эффект.
«Эволюция явно играет важную роль на этих крупных масштабах, особенно снижая влияние абиотических факторов и биотических взаимодействий. Ослабляя их воздействие, эволюция снижает экологическую неоднородность в пространстве», — отмечает Джайри.
«Наш исчерпывающий обзор показал, что эволюция обычно ослабляет экологические пространственные паттерны — это характерно для 85% исследований. Следовательно, мы не наблюдаем истинной пространственной неоднородности природы, потому что эволюция её сгладила и скрыла "неровные края". Эволюция делает мир менее "рваным"», — добавляет Урбан.
Пример такого сглаживания снова можно увидеть у саламандр: жертва (саламандра) питалась другими видами, чем хищник, поэтому в итоге эволюция поддерживала сходное разнообразие видов в разных прудах, несмотря на сильное экологическое давление хищника.
«Любой может увидеть эти пространственные паттерны в природе. Мы думаем, что это просто экология или физика среды. Но это пространственное изменение среды может быть изменено эволюцией организмов в этой среде», — говорит Урбан.
Следующим шагом станут эксперименты для дальнейшей проверки этой концепции. «Мы находимся лишь на самом начальном этапе», — заключает Урбан.