Паразитические плоские черви нарушают глобальные закономерности биоразнообразия

Вероятность быть атакованными и кастрированными различными паразитическими плоскими червями для морских улиток рода Cerithideopsis возрастает по мере удаления их местообитаний от тропиков. Исследовательская группа под руководством Смитсоновского института обнаружила это исключение из общепризнанной глобальной закономерности, согласно которой биоразнообразие обычно наибольшее в тропиках и уменьшается по направлению к полюсам. Исследование, опубликованное в журнале Ecology, обосновывает использование систем «хозяин–паразит» в качестве инструмента для понимания причин, по которым в тропиках обычно больше видов — и больше взаимодействий между видами, — чем где-либо еще в мире.

«В отличие от свободноживущих видов, паразиты должны использовать хозяев в качестве своей среды обитания», — пояснил соавтор Осаму Миура. — «Широко распространенные хозяева обеспечивают паразитам почти постоянную среду обитания независимо от широты».

Такие системы «хозяин–паразит» особенно полезны для проверки гипотез о глобальных тенденциях биоразнообразия. Ученые многих поколений пытались объяснить, почему биоразнообразие уменьшается от тропиков к полюсам — закономерность, известную как градиент широтного разнообразия. Предлагаемые гипотезы включают большую сезонную стабильность, более сложные пищевые сети, более высокие скорости видообразования и более низкие скорости вымирания в тропиках по сравнению с высокими широтами. Поскольку многие из этих переменных влияют друг на друга, трудно проверить эффект одного фактора независимо от остальных.

«Замечательная особенность улиток Cerithideopsis и их паразитов в том, что мы можем фактически проверять гипотезы о биоразнообразии», — сказал ведущий исследователь Марк Торчин.

Он объясняет, что даже на обширном географическом ареале — вдоль тихоокеанского и атлантического побережий от Центральной Америки до субтропической части США — эти улитки служат естественными, стандартизированными местообитаниями для измерения разнообразия паразитов. Это позволяет проводить прямое сравнение, когда среда обитания (улитки) одинакова в этом широком географическом регионе.

Тихоокеанская (Cerithideopsis californica) и атлантическая (C. pliculosa) улитки — два близкородственных вида, широко распространенных в эстуариях от тропиков до умеренной зоны. По крайней мере 20 видов трематод (плоских червей) конкурируют за возможность паразитировать на этих улитках и кастрировать их. Трематоды производят потомство, которое покидает улиток и в конечном итоге заражает перелетных морских птиц. Таким образом, хотя улитки ограничены своим локальным местообитанием, сами трематоды распространяются на огромные расстояния птицами.

Соавтор Райан Хечингер объясняет, что необычная жизненная история паразитов позволяет исследовательской группе упростить вопрос о том, как возник градиент широтного разнообразия. Поскольку трематоды так быстро распространяются вдоль побережья, можно исключить скорость видообразования как фактор, влияющий на характер их распределения.

«Итак, если более высокие темпы видообразования вызывают обычный градиент разнообразия — уменьшение от умеренной зоны к тропикам — и если мы исключаем это как фактор, мы не должны видеть обычную закономерность для этих трематод», — сказал Хечингер. — «Именно это мы и наблюдаем в нашем исследовании, что позволяет предположить, что видообразование действительно играет роль в создании обычного широтного градиента разнообразия».

Исследовательская группа собрала улиток и паразитов на 43 полевых участках, разбросанных по пяти странам и охватывающих 27 градусов широты в Тихом и Атлантическом океанах. Было обнаружено, что распространенность, разнообразие и уровень конкуренции паразитов увеличиваются с увеличением широты, демонстрируя обратный градиент разнообразия.

Эта обратная закономерность предполагает, что локальные экологические факторы также играют роль в формировании биоразнообразия. В тропиках нестабильность среды (например, из-за ураганов или стоков) и более высокие показатели гибели улиток могут уменьшить доступный пул улиток для заражения трематодами. Напротив, большая стабильность и более крупные популяции улиток в умеренной зоне поддерживают более высокое видовое разнообразие трематод с течением времени.

Соавторы отмечают, что есть преимущества в том, чтобы уделять внимание паразитам, которые повсеместно распространены, но обычно остаются без внимания. За исключением некоторых исследований на людях, существует мало комплексных работ, изучающих, как разнообразие паразитов меняется у одного широко распространенного вида в зависимости от широты. Поскольку градиент широтного разнообразия в целом справедлив для всего мира, важно понимать, как и почему существует эта закономерность.

«Теперь у нас есть план провести аналогичные исследования в Азии, чтобы проверить надежность наших выводов на другой стороне земного шара», — сказал Миура.