Роль межвидовой конкуренции в биоразнообразии

Биоразнообразие в долгосрочной перспективе представляет собой изменчивый баланс видов и влияющих на них факторов. Видообразование — сложный процесс, зависящий от множества биотических и абиотических факторов, изучение которых является ключевой задачей эволюционной биологии.

Исследователи из Швеции, Швейцарии и Бразилии на примере североамериканских псовых показали, что конкуренция со стороны нескольких клад хищников привела к вымиранию двух подсемейств псовых. Они предполагают, что конкурентные процессы, вызвавшие эти вымирания, играют в видообразовании более важную роль, чем считалось ранее. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ископаемая летопись Северной Америки содержит множество данных об эволюции семейства псовых (Canidae) и других крупных хищников. Учёные проанализировали около 1500 находок окаменелостей 120 видов псовых за период от 40 миллионов лет назад до наших дней. Предположив, что конкуренция была фактором вымирания, они также собрали данные по пяти другим семействам хищников: кошачьим, амфиционидам ("собакомедведям"), нимравидам ("ложным саблезубым кошкам") и медвежьим.

Был разработан аналитический метод для проверки, влияла ли эволюция массы тела — хороший индикатор рациона псовых — на скорость видообразования и вымирания. Авторы указывают, что увеличение размера косвенно влияет на динамику разнообразия, предрасполагая к развитию гиперхищничества и избирательного питания. Эти адаптивные ограничения повышают риск вымирания, сужая спектр доступной пищи.

С помощью байесовского анализа исследователи установили, что два вымерших подсемейства, ставшие основой исследования, были уничтожены конкурентным воздействием других клад хищников. Ранее это считалось редким явлением, но теперь всё чаще рассматривается как важный фактор биоразнообразия.

Хотя климатические изменения считаются основным драйвером вымирания и видообразования, данное исследование указывает на значительную роль конкуренции между видами со схожей экологией. Существует два механизма замены клад: пассивная замена и активное вытеснение.

• При пассивной замене доминирующая клада хищников не даёт конкурирующей популяции развиваться. Конкуренты могут диверсифицироваться только после упадка доминирующей клады.
• Активное вытеснение — это процесс, при котором рост разнообразия одной клады вызывает упадок другой из-за конкуренции за ограниченные ресурсы.

Авторы нашли свидетельства значительных изменений в скорости видообразования и вымирания двух вымерших подсемейств псовых — Hesperocyoninae и Borophaginae. Это указывает на то, что исчезновение клады определяется как высокой скоростью вымирания, так и неспособностью порождать новые виды.

Изменения в скорости видообразования и вымирания этих двух групп были тесно связаны с изменениями в разнообразии множества конкурентов. Как пишут авторы: "Наши результаты убедительно свидетельствуют о том, что конкуренция между несколькими кладами псовых и других хищников вызвала изменения в темпах диверсификации и замену целых клад".