Глобальная сеть лесов раскрывает причину тропического биоразнообразия

Почему существует градиент биоразнообразия — от изобилия на экваторе до однообразия в высоких широтах? Этот глобальный паттерн, который отмечал ещё Чарльз Дарвин, было трудно объяснить.

В 1970-1971 годах экологи Дэниел Янцен и Джозеф Коннелл выдвинули радикально иную гипотезу, действующую на масштабе метров, а не километров. Гипотеза Янцена-Коннелла предполагает, что специфичные для вида-хозяина естественные враги (убивающие семена и проростки рядом с родительским деревом) не дают локально распространённым видам доминировать и дают редким видам пространство для развития.

Проверить эту гипотезу в глобальном масштабе удалось лишь сейчас. Джонатан Майерс и Джо ЛаМанна из Вашингтонского университета в Сент-Луисе предложили проанализировать данные международной сети долгосрочных исследований динамики лесов Smithsonian Center for Tropical Forest Science-Forest Global Earth Observatory (CTFS-ForestGEO).

Результаты масштабного анализа

ЛаМанна проанализировал данные с 24 исследовательских площадок, где растут более 3000 видов деревьев и около 2,4 миллиона деревьев. Это первое исследование, показавшее, что эффект Янцена-Коннелла способствует градиенту биоразнообразия от тропических к умеренным широтам. Результаты опубликованы 30 июня 2017 года в журнале Science.

Ключевые выводы:

1. Самоподавление (когда деревья одного вида угнетают рост рядом с собой) в среднем сильнее в тропических лесах, чем в умеренных, и систематически меняется с широтой.
2. В тропиках самоподавление сильнее для редких видов, чем для обычных. В умеренной зоне редкие и обычные виды страдают одинаково, а иногда самоподавление даже сильнее для обычных видов.

Парадоксальная роль врагов

Анализ выявил неожиданный поворот: специализированные враги, убивая редкие виды, могут предотвращать их вымирание. Когда вид становится слишком редким, его врагов также становится меньше — возникает преимущество редкого вида.

«Парадоксально, но враги могут быть полезны, — говорит Джо ЛаМанна. — Они убивают, но, убивая, предотвращают демографические взлёты и падения. Эти враги — стабилизирующая сила».

Это может объяснить, почему в тропических лесах так много редких видов. Враги стабилизируют их популяции, не давая им ни резко вырасти, ни полностью исчезнуть.

Что стоит за механизмом?

Данные показывают «почерк» механизма Янцена-Коннелла, но не указывают на конкретных врагов. Механизм требует, чтобы враги были специфичны к виду-хозяину. Вероятные кандидаты — FBI (грибы, бактерии и беспозвоночные), мелкие организмы, которые быстро эволюционируют.

Исследования, например, работы Скотта Мангана, показывают, что одни только почвенные патогены могут достаточно сильно подавлять рост сеянцев, чтобы объяснить поддержание биоразнообразия.

Таким образом, крошечные организмы, живущие на площади в несколько квадратных метров, формируют паттерны, охватывающие тысячи километров, а убивающие деревья враги одновременно выступают их благодетелями, не давая им исчезнуть.