Почему Земля так биологически разнообразна? Ответ — в горах

Что определяет глобальные закономерности биоразнообразия, оставалось загадкой для учёных со времён фон Гумбольдта, Дарвина и Уоллеса. Несмотря на два века исследований, этот вопрос остаётся без ответа. Глобальная картина горного биоразнообразия, и особенно необычайно высокое богатство видов в тропических горах, описана в двух обзорных статьях-компаньонах в журнале Science.

"Проблема в том, что, хотя очевидно, что глобальное разнообразие в значительной степени определяется необычайным богатством тропических горных регионов, именно это богатство не могут объяснить современные модели биоразнообразия, основанные на текущем климате: в горах просто слишком много видов", — говорит профессор Карстен Рабек, ведущий автор обеих статей.

Учёные Центра макроэкологии, эволюции и климата (CMEC) Копенгагенского университета, объединив данные макроэкологии, эволюционной биологии, наук о Земле и геологии, нашли часть ответа.

Ключевую роль играет уникальная неоднородность горного климата. Например, Северные Анды, самый богатый видами горный регион мира, охватывают примерно половину климатических типов мира на относительно небольшой территории — гораздо больше, чем в соседней Амазонии, которая более чем в 12 раз больше.

Тропические горы, простираясь от плодородных низменностей до условий, внешне схожих с арктическими, демонстрируют градиент среднегодовых температур за несколько километров, сравнимый с градиентом на 10 000 км от экваториальных низменностей до полярных регионов.

Другая часть объяснения связана с геологической динамикой горообразования. Взаимодействие этих процессов со сложными климатическими изменениями во времени создало множество возможностей для эволюции.

"Горы, с их уникально сложной средой и геологией, позволили сохраниться древним видам, а также стали "колыбелями", где новые виды возникали с гораздо более высокой скоростью, чем на равнинах", — отмечает профессор Рабек.

От океанической коры и геологии к биоразнообразию

Исследование сообщает о новом неожиданном открытии: высокое разнообразие в большинстве тропических гор тесно связано с геологией коренных пород — особенно с регионами, где присутствует обдуцированная древняя океаническая кора.

Учёные предполагают, что почвы, происходящие из такой породы, создают исключительные условия, которые вызывают локальные адаптивные изменения у растений. Специальные адаптации, позволяющие растениям переносить эти необычные почвы, могут, в свою очередь, запускать каскады видообразования вплоть до животных, формируя глобальные паттерны биоразнообразия.

Наследие фон Гумбольдта — к его 250-летию

Статьи являются частью празднования Science 250-летия со дня рождения Александра фон Гумбольдта. Его путешествие через Анды, отражённое в знаменитой фигуре зональности растительности вулкана Чимборасо, утвердило роль гор в понимании биоразнообразия Земли.

"Наша работа сегодня стоит на плечах его труда... Это наш скромный вклад в уважение наследия фон Гумбольдта", — говорит профессор Карстен Рабек.