Ученые исследуют «идеальные штормы», питающие огромное тропическое биоразнообразие
Биоразнообразие на Земле наиболее велико в тропиках, причем количество и разнообразие видов постепенно уменьшается по направлению к полюсам. Понимание того, что именно формирует эту закономерность, известную как градиент широтного разнообразия, важно не только для познания природы жизни на Земле, но и может помочь замедлить утрату биоразнообразия и защитить области земного шара, которые генерируют непропорционально большое разнообразие видов.
Дэвид Яблонски и его коллеги попытались примирить две конкурирующие идеи, объясняющие эту закономерность, в статье, опубликованной в декабрьском номере American Naturalist.
Одна идея утверждает, что локальные экологические факторы определяют биоразнообразие данного региона. Другая — что линии происхождения возникают в других местах и проникают в соседние географические области, формируя биоразнообразие региона. В статье авторы утверждают, что оба фактора работают в тандеме, создавая «идеальный шторм».
«Градиент включает взаимно усиливающие причины — "идеальные штормы", а не единый механизм, — сказал Яблонски. — Многие из самых драматичных биотических паттернов, прошлых и настоящих, вероятно, были порождены разнообразными, взаимно усиливающими факторами — как локальными эффектами, так и долгосрочным расширением географических ареалов».
Исследователи утверждают, что эти редкие «идеальные штормы» играют ключевую роль в истории жизни. К кандидатам относятся пик разнообразия в «Коралловом треугольнике» Западной Пацифики в современных океанах; умеренные побережья юго-восточной Австралии и юго-восточной Японии, каждое из которых содержит больше видов, чем весь Карибский регион; Кембрийский взрыв многоклеточной жизни 530 миллионов лет назад; и взрывные диверсификации цветковых растений и насекомых за последние 100 миллионов лет. «Идеальные штормы» могут также разрушать биоразнообразие: самое большое массовое вымирание в истории жизни, в конце Палеозойской эры 250 миллионов лет назад, может быть другим примером.
Двустворчатые моллюски рассказывают историю
Для исследования ученые провели анализ морских двустворчатых моллюсков (например, гребешков, мидий и сердцевидок), которые стали модельной системой для крупномасштабных пространственных и временных анализов биоразнообразия. Они демонстрируют сильный градиент широтного разнообразия, отражающий таковой у других групп на суше и в море, а их богатая летопись окаменелостей позволяет надежно оценивать скорость возникновения и вымирания видов. Авторы утверждают, что выводы, сделанные на примере двустворчатых моллюсков, должны широко применяться к разным группам организмов.
«Я надеюсь, что люди будут впечатлены тем, насколько большего понимания мы можем достичь, интегрируя данные окаменелостей в исследования экологических и эволюционных драйверов биоразнообразия», — сказал Пол Файн, не участвовавший в исследовании.
Градиент широтного разнообразия морских двустворчатых моллюсков сильно пострадал от климатических изменений за последние тысячелетия, но также и от того факта, что тропические широты являются источником почти всех линий происхождения двустворчатых, добавил Файн. «Многие будут удивлены, увидев, насколько разнообразие двустворчатых моллюсков не связано с широтой, то есть морские районы со схожими условиями окружающей среды (температура, продуктивность и т.д.) имеют совершенно разные уровни разнообразия двустворчатых. Другими словами, история имеет значение, но это не единственный важный фактор, лежащий в основе градиента широтного разнообразия».
Поиск унитарных механизмов для градиента широтного разнообразия ценен, но самые экстремальные паттерны биоразнообразия должны учитывать разнообразные, перекрывающиеся, взаимно усиливающие драйверы, заключает статья. «Идеальные штормы» могут стать ключевой частью нашего понимания прошлого, настоящего и будущего разнообразия на Земле.