Растения эволюционируют быстрее в умеренных зонах, чем в тропиках
Крупная группа цветковых растений, розоиды (rosids), эволюционирует в два раза быстрее в умеренных широтах по сравнению с тропиками. Это открытие противоречит долгое время господствовавшей гипотезе о том, что тропические регионы, обладающие наибольшим биоразнообразием, являются и главным «двигателем» видообразования.
Неожиданный результат
Розоиды, к которым относятся более четверти всех цветковых растений (от мангровых зарослей до роз и дубов), действительно зародились в тропиках 93–115 миллионов лет назад. Однако анализ около 20 000 видов показал, что скорость их диверсификации (образования новых видов) в тропиках сегодня значительно отстаёт от темпов в более молодых сообществах умеренного пояса.
Основной всплеск диверсификации розоидов произошёл за последние 15 миллионов лет — в период глобального похолодания и расширения умеренных зон обитания. Сейчас они образуют новые виды гораздо быстрее, например, на юго-востоке США, чем в экваториальных лесах.
«Все знают о разнообразии тропических лесов. Можно было бы предположить, что вся эволюционная "движуха" происходит именно в них. Но мы выяснили, что на самом деле многое происходит в умеренных регионах Земли — буквально у нас на заднем дворе», — говорит соавтор исследования Райан Фолк.
Температура как сложный фактор
Учёные давно пытаются разгадать причины эволюционного успеха цветковых растений. Роль температуры остаётся неоднозначной: одни исследования показывают ускорение эволюции в тёплых регионах, другие — в холодных. Команда выбрала для масштабной оценки розоидов — группу из 90 000–120 000 видов, доминирующую во многих лесах мира.
Исследование показало, что розоиды начали бурно эволюционировать после того, как горячий и влажный климат Земли стал более прохладным и сухим, а многие тропические и субтропические местообитания превратились в умеренные, открыв новые «экологические ниши».
Стабильность против скорости
Высокое разнообразие тропиков, по мнению учёных, объясняется не скоростью эволюции, а стабильностью: тропические растительные сообщества «просто не вымерли».
Эта картина совпадает с ранее обнаруженной закономерностью для другой группы растений — камнеломкоцветных (Saxifragales). Однако исследователи осторожны в обобщениях.
«Сложно сказать, существует ли универсальная закономерность реакции жизни на температуру. Но, с другой стороны, формируется тренд, который вместе с нашим исследованием показывает более низкую скорость диверсификации в тропиках по сравнению с умеренными зонами», — отмечает соавтор Миао Сун.
Будущее в условиях потепления
Если похолодание стимулировало диверсификацию розоидов, то глобальное потепление может иметь негативные последствия для группы. Виды, занявшие холодные экологические ниши, могут не успеть адаптироваться к быстрому росту температур.
«Потепление, вероятно, замедлит скорость видообразования, но что ещё хуже — мы не ожидаем, что виды, живущие сейчас в арктических или высокогорных районах, смогут отреагировать на быстрое потепление. Изменения происходят слишком стремительно», — говорит соавтор Памела Солтис.
Методология
В работе использованы генетические данные из GenBank и записи о находках растений из баз данных, таких как iDigBio и Global Biodiversity Information Facility. Были собраны и проанализированы данные ДНК для 20 000 видов и 3 миллионов записей о местонахождениях растений.
«Эта работа была бы невозможна без данных естественнонаучных коллекций. Те растения, которые мы видим за окном, существуют благодаря процессам, происходившим миллионы лет, и теперь мы знаем о них нечто важное», — резюмирует старший автор работы Роберт Гуралник.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.