Холодные полярные океаны, а не тёплые коралловые рифы, — горячие точки видообразования
Тропические океаны изобилуют красочными рифовыми рыбами и содержат гораздо больше видов, чем холодные океанские воды высоких широт. Этот известный «градиент широтного разнообразия» — один из самых известных паттернов в биологии.
Новое исследование, проанализировавшее эволюционные связи более чем 30 000 видов рыб, показало, что самые высокие темпы видообразования наблюдались на самых высоких широтах и в самых холодных океанских водах.
За последние несколько миллионов лет холодноводные и полярные океанические рыбы образовывали новые виды в два раза быстрее, чем в среднем тропические рыбы. Исследование запланировано к публикации 4 июля в журнале Nature.
«Эти выводы одновременно удивительны и парадоксальны», — сказал эволюционный биолог Мичиганского университета Дэниел Рабоски, ведущий автор исследования. — «Наши результаты неожиданны, потому что мы обнаруживаем, что видообразование на самом деле происходит быстрее всего в географических регионах с наименьшим видовым богатством».
Авторы признают, что не могут полностью объяснить свои результаты, которые несовместимы с идеей, что тропики служат «эволюционной колыбелью» для разнообразия морских рыб.
«Количество видов в регионе — это в значительной степени баланс между скоростью образования новых видов и скоростью их вымирания», — пояснил Рабоски. — «Быстрое видообразование рыб в холодных высокоширотных океанах, которое мы задокументировали, приведёт к росту разнообразия, только если оно превышает вымирание. Вымирание — это недостающий элемент этой головоломки».
Методология исследования
Учёные собрали откалиброванное по времени эволюционное дерево всех 31 526 видов лучепёрых рыб, сфокусировавшись на морских видах. Генетические данные были доступны для более чем трети проанализированных видов, а дерево было откалибровано с использованием базы данных из 139 ископаемых таксонов. Это одно из крупнейших подобных деревьев, созданных для любой группы животных.
Используя сложные математические и статистические модели, исследователи оценили темпы, с которыми разные группы рыб разделялись на новые виды. Анализы потребовали эквивалента тысяч настольных компьютеров, работающих непрерывно в течение многих месяцев.
Ключевые находки
- Некоторые из самых высоких темпов образования новых видов обнаружены у антарктических белокровных рыб (ледяных рыб) и их родственников.
- Другие группы умеренных и полярных широт с исключительно высокой скоростью видообразования включают морских слизней, бельдюг и морских окуней.
- Три крупнейшие группы рыб, ассоциированных с коралловыми рифами, — губаны, рыбы-клоуны и бычки — показали низкие или умеренные темпы видообразования.
«Тот факт, что коралловые рифы поддерживают гораздо больше видов рыб, чем полярные регионы, несмотря на более низкие темпы [видообразования], может быть во многом связан с их долгой историей связности и способностью выступать в качестве рефугиума», — отметил соавтор Питер Коуман.
«Кто бы мог подумать, что эти действительно взрывные темпы видообразования происходят в самых холодных антарктических водах, где вода буквально у точки замерзания», — сказал Рабоски.