Международная группа ученых нанесла на карту эволюционные отношения между 30 000 видов цветковых растений Китая, обнаружив четкую региональную закономерность в биоразнообразии. Восточный Китай - это цветочный «музей» с богатым набором древних родословных и дальних родственников, в то время как западные провинции являются эволюционной «колыбелью» для более новых и более близких видов.
Выводы подчеркивают необходимость дополнительных усилий по сохранению густонаселенного восточного Китая, где произрастает множество видов растений, находящихся под угрозой исчезновения, и которые являются главными очагами биоразнообразия в стране.
Лучшее соединение природных заповедников и парков восточного Китая, в настоящее время раздробленных урбанизацией и провинциальными границами, поможет сохранить линии растений и животных, которые от них зависят, сказала Пэм Солтис, один из ведущих авторов исследования и выдающийся профессор и куратор Флоридского музея естественной истории.
«Сохранение - это не только защита численности видов, но и защита эволюционного разнообразия и процессов», - сказал Солтис, который также является директором Института биоразнообразия Университета Флориды. «Сосредоточение внимания только на том, сколько видов обитает в той или иной местности, а не на том, насколько они генеалогически отличаются друг от друга, может привести к тому, что природоохранные методы упустят важные разделы Древа жизни. Оба являются ключевыми показателями биоразнообразия. Это исследование помогает выявить то, что отсутствует в нынешних защитных стратегиях Китая».
В исследовании под руководством Ли-Мин Лу из Китайской академии наук исследователи создали первую датированную филогению - генеалогическое древо организмов, показывающее, когда появились новые виды - для всех видов цветковых растений Китая, или покрытосеменных, и нанесли на карту их распределения, используя 1.4 миллиона записей музейных образцов.
Команда опубликовала свои результаты сегодня в онлайн-издании Nature. Соавторами являются Чжи-Дуань Чен из Китайской академии наук, Цзянь-Хуа Ли из колледжа Хоуп, а также Пэм Солтис и Дуг Солтис из Музея Флориды и UF.
Исследователи обнаружили, что около 66 процентов родов покрытосеменных в Китае не возникли до раннего миоцена, около 23 миллионов лет назад. Среднее время дивергенции видов - когда виды впервые появились - было 22-25 миллионов лет назад на Востоке и 15-19 миллионов лет назад на Западе.
За последние 30 миллионов лет травянистые растения, не имеющие древесного стебля, диверсифицировались гораздо быстрее, чем древесные растения, такие как кустарники, деревья и лианы.
В Китае произрастает около 10 процентов мировых видов цветковых растений, что превышает количество видов покрытосеменных растений в США более чем в 3,5 раза. Его разнообразная география и климат способствуют его богатству биоразнообразия. Холмы, низменности и равнины на более теплом и тропическом Востоке постепенно переходят в скалистые горы, пустыни и Цинхай-Тибетское нагорье на Западе, самое высокое плоскогорье в мире.
В отличие от Северной Америки и Европы, Китай не претерпел драматического экологического оборота, вызванного оледенением в ледниковый период от 2,58 миллиона до 11 700 лет назад, что позволило древним линиям растений сохраниться на Востоке, а более новым линиям быть объединены в постоянно диверсифицирующиеся растительные сообщества.
«Китай не пережил такого крупного катаклизма», - сказал Дуг Солтис, выдающийся профессор и куратор Музея Флориды и профессор кафедры биологии Университета Флориды. «Это позволило ему стать больше музеем, чем в других частях Северного полушария».
Поднятие Цинхай-Тибетского нагорья на западе, вызванное столкновением Индии с Евразией, спровоцировало эволюционный взрыв новых видов в регионе, открыв множество новых мест обитания и создав прохладный засушливый западный климат. Запад стал колыбелью новых травянистых растений, а Восток остался музеем старых травянистых растений, а также музеем и колыбелью древесных растений.
Исследователи использовали данные о распространении видов, чтобы нанести на карту районы генетического богатства Китая, выделив несколько восточных провинций с самым большим генетическим разнообразием цветковых растений в стране: Гуандун, Гуаньси, Гуйчжоу, Хайнань и Юньнань. Сохранение на Востоке, однако, осуществляется в гораздо меньших масштабах и более фрагментировано, чем на малонаселенном Западе, где сохраняются большие участки земли..
«Хорошо сохранить эти области с недавней радиацией новых видов, но чего не хватает, так это обширной защиты этих старых восточных линий», - сказал Дуг Солтис. «Это исследование помогает нам лучше увидеть несоответствия между тем, где находятся заповедные зоны, и где на самом деле находится разнообразие. Ученые не осознавали важность защиты генетического разнообразия - и не только редких видов - до последних нескольких десятилетий, но мы не могли Тщательно измерять этот тип разнообразия до последних 10-15 лет."
Исследователи указали на ценность музейных коллекций, позволяющих провести масштабное исследование тысяч видов растений, охватывающих миллионы лет эволюции. Каждый образец растения, кропотливо собранный и сохраненный в гербариях за последнее столетие и оцифрованный, внес свой вклад в огромный набор данных, который дал подробное представление о разнообразии цветковых растений Китая.
"Как сделать что-то подобное, не полагаясь на миллионы коллекций?" - сказала Пэм Солтис. «Без всех этих данных это невозможно. Вопрос о том, как сообщества организмов объединились и изменились с течением времени, остался без ответа почти для всех групп. Изложить историю 30 000 видов - почти 10 процентов цветковых растений на планете - сложно. большой скачок вперед."
Ведущий автор Лу сказал, что исследование служит моделью для многих других ландшафтных исследований биоразнообразия.
«Мы считаем, что важность этого исследования распространяется не только на биологию растений, но и на другие линии организмов и другие регионы Земли», - сказала она.«Как используемые подходы, так и полученные результаты также представляют широкий интерес для ученых и общественности, занимающихся вопросами сохранения биоразнообразия».