Засушливые регионы Калифорнии — очаги разнообразия растений
Первый анализ «больших данных» о местных растениях Калифорнии, основанный на оцифрованной информации из более чем 22 гербариев и ботанических садов штата, выявил неожиданные факты об одном из самых изученных и уникальных регионов страны.
Оказалось, что засушливые регионы штата, включая такие пустыни, как Долина Смерти, являются очагами возникновения новых видов растений и убежищами для древних видов, исчезнувших в других местах.
Целью исследования было выявить места с высокой долей эндемичных растений (имеющих очень ограниченный ареал), чтобы определить приоритеты для природоохранных усилий в условиях наступления человека на дикие земли. Используя информацию о родственных связях между всеми видами на конкретной территории, исследователи смогли различить районы, где растения являются эндемиками из-за недавнего возникновения там (неоэндемизм), и районы, где сохранились последние представители древних видов (палеоэндемизм).
«Одни районы — это "ясли", скопление новых линий, а другие — "дом престарелых", скопление древних линий. Оба типа ценны, но по разным причинам», — говорит ведущий автор исследования, постдок Эндрю Торнхилл.
Тревожный факт: эти засушливые районы, такие как долина Антилоп, также являются центрами развития солнечной энергетики. Для строительства солнечных электростанций компании сносят растительность и распыляют гербициды, чтобы она не восстановилась.
«У многих людей ошибочное впечатление, что пустыня — безжизненное место», — отмечает старший автор исследования, профессор интегративной биологии Брент Мишлер.
Исследование, опубликованное в октябре в журнале BMC Biology, подтвердило, что северо-запад Калифорнии, связанный с лесами секвойи, богат эндемиками (как новыми, так и древними). Также ожидаемо очагами происхождения новых видов и убежищами для старых оказались юго-восток штата и пустыня Колорадо/Сонора.
Главной неожиданностью стало то, что большинство районов с высочайшим эндемизмом растений — аридные. Это не только Долина Смерти и северная/восточная часть пустыни Мохаве, но также хребет Уайт-Инйо к востоку от Сьерра-Невады и южные Чаннел-Айлендс (Сан-Клементе и Санта-Каталина). По словам Мишлера, это может быть связано с наличием в этих местах большего количества незанятых экологических ниш.
С другой стороны, некоторые районы, ранее считавшиеся очагами эндемизма (например, горы Сан-Габриэль и Сан-Бернардино, северные Чаннел-Айлендс), оказались лишь на среднем уровне.
Для выявления этих закономерностей команда Мишлера разработала новый метод оценки биоразнообразия и эндемизма, сочетающий стандартные данные (например, ареал) с генетическими данными. Это даёт меру «филогенетического эндемизма» — показатель редкости и генетической уникальности растения.
В анализ были включены почти 1100 линий, представляющих более 5000 видов растений штата. Для этого использовались существующие данные о последовательностях определённого набора генов из ДНК-баз, а также новые данные секвенирования, полученные в Калифорнийском университете в Беркли.
Отдельное исследование, опубликованное в марте в American Journal of Botany под руководством Брюса Болдуина и использовавшее ту же цифровую базу (но без генетических данных), также выявило сюрпризы. Например, высокий эндемизм был обнаружен на неосвоенных территориях полуострова Сан-Франциско.
Мишлер отмечает, что Калифорния всегда была особым местом для растений, почти как остров (она называется Калифорнийской флористической провинцией), поскольку изолирована океаном на западе, пустынями на востоке и юге и горами на севере.
«Несмотря на то, что флора хорошо известна, с помощью этих методов мы смогли получить новые insights», — сказал Мишлер.
Исследования в BMC Biology и AJB стали результатом совместной работы Университетского и Джепсоновского гербариев Калифорнийского университета в Беркли.