Родственные виды птиц раскрывают механизмы эволюции биоразнообразия

Новые обширные наборы данных о птицах мира помогают разгадать загадку того, как разнообразилась жизнь на Земле.

Объединив глобальные данные о характеристиках птиц, наблюдениях видов от гражданской науки и генетике, исследователи начали отвечать на ключевые вопросы биоразнообразия. Результаты опубликованы в Nature Ecology & Evolution в двух параллельных исследованиях с участием учёных из Имперского колледжа Лондона.

Как возникают и сосуществуют новые виды

Первое исследование собрало данные о размерах тела и оценках эволюционной истории для сотен близкородственных видов птиц («сестринских видов»), чтобы изучить, как возникают новые виды.

Обычно новые виды птиц начинают формироваться, когда одна популяция оказывается географически изолирована от других, например, горным хребтом. Позже расходящиеся виды могут расширить свои ареалы, вновь вступив в контакт. Эти встречи могут развиваться по трём сценариям: виды могут скрещиваться и вновь слиться в один; остаться разделёнными с чёткими границами ареалов; или продолжить расширять ареалы, пока не начнут сосуществовать на обширной территории.

Используя обширную базу данных наблюдений птиц от гражданской науки, команда под руководством доктора Джея МакЭнти из Университета Флориды выявила, где сестринские виды встречались в одном месте в одно время, что позволило оценить сроки и масштабы их сосуществования.

Ключевой вывод: если сестринские виды имели сильно различающиеся признаки, влияющие на их образ жизни (например, клювы, приспособленные к разной пище), они с большей вероятностью сосуществовали раньше и на больших территориях. Виды со схожими признаками, по-видимому, не могли успешно пересекаться, вероятно, из-за «вмешательства» — межвидового скрещивания или конкуренции за ресурсы.

«Часто считается, что близкородственные виды развивают различия в признаках уже после перекрытия ареалов, в результате конкуренции. Наше же исследование показывает, что быстрое расхождение признаков часто происходит ещё до встречи видов, что может быть ключевым фактором, определяющим возможность их географического перекрытия без вмешательства», — отметил доктор МакЭнти.

Что определяет сборку сообществ?

Второе исследование под руководством доктора Алекса Пигота из Университетского колледжа Лондона глубже исследует вопрос о том, что определяет перекрытие ареалов у сестринских видов птиц. Эта проблема лежит в основе давних дебатов в экологии: что определяет, как со временем формируются сообщества видов?

Команда проанализировала ряд факторов, чтобы выяснить, что лучше всего объясняет степень географического перекрытия между сестринскими видами. Эти факторы включали различия в признаках, способность вида к расселению, количество ресурсов в среде и то, обитают ли виды на островах или материке.

Ключевой вывод: Разные факторы доминируют в зависимости от контекста. Биогеография (например, случайные события вроде появления географических коридоров или барьеров) важнее для предсказания, воссоединятся ли сестринские виды после видообразования. Экология (взаимодействия между видами) важнее для определения того, смогут ли они впоследствии широко сосуществовать.

«Наши результаты предполагают, что экологию и биогеографию лучше рассматривать не как противоречивые объяснения, а как две взаимодополняющие части одной головоломки — инь и ян сборки сообществ», — сказал доктор Пигот.

Значение для будущего

Доктор Джозеф Тобиас из Имперского колледжа Лондона, соавтор обоих исследований, отметил: «Понимание факторов, контролирующих географическое перекрытие видов, приближает нас на шаг к пониманию формирования сложных экосистем и позволяет прогнозировать, как они могут выглядеть в будущем в условиях меняющегося климата и землепользования».