Некоторые уголки мира кишат необычайно разнообразной жизнью. Чарльз Дарвин заметил, что: «Одно и то же место будет поддерживать больше жизни, если будет занято очень разнообразными формами».
Вопрос о том, как в этих «горячих точках» биоразнообразия - от Калифорнии до Галапагосских островов - появилось такое богатство видов, давно озадачивает натуралистов.
Теперь ученые из Кембриджского университета провели исследование «больших данных» почти всех видов млекопитающих и птиц в мире, чтобы найти ответ - и он сильно различается в зависимости от климата.
Согласно исследованию, горячие точки тропиков вблизи экватора порождали новые виды гораздо быстрее, чем окружающие их районы, в течение последних 25 миллионов лет эволюции.
Однако очаги биоразнообразия в северных регионах с более умеренным климатом, таких как Средиземноморский бассейн и Кавказские горы, в основном населены иммигрантами, происходящими из других мест.
Ученые говорят, что эти мигранты вполне могли избежать последствий долгосрочных «геологических процессов», таких как обширные вторжения ледников. Более теплые края, а также полуострова и горные хребты могли предложить убежище.
Исследователи утверждают, что их новое исследование, опубликованное сегодня в журнале Science Advances, показывает, как эти «контрастные макроэволюционные пути» сформировали неравномерное распределение видов по планете.
Нам уже несколько десятилетий известно, что только часть мест на Земле, не более 20%, содержит около половины всех видов позвоночных. Однако нам не хватало инструментов и данных, чтобы понять, почему существуют эти модели», - сказал старший автор доктор Эндрю Танентзап из Кембриджского отдела наук о растениях.
Крупномасштабные инициативы по картированию видов по всей планете и на Древе Жизни, а также достижения в области вычислений расширяют наше понимание эволюции захватывающими способами. Это исследование теперь может дать ответ на старый вопрос о том, почему разнообразие в мире так сильно различается».
Кембриджские ученые использовали новые вычислительные методы для объединения нескольких гигантских наборов данных. К ним относятся глобальное распространение 11 093 видов птиц и 5 302 млекопитающих, а также подробные эволюционные деревья, которые отслеживают происхождение тысяч организмов в глубоком прошлом.
Таким образом, исследователи смогли проанализировать развитие особо богатых видами районов в пределах каждого из великих «биогеографических регионов» Земли - от Австралазии до Неарктики.
Они обнаружили, что горячие точки биоразнообразия в тропиках, такие как леса Южной Америки и индонезийские острова, имели более высокие темпы «видообразования» - образования новых и самобытных видов - за последние 25 миллионов лет.
Например, уровень видообразования птиц в горячих точках Индо-Малайского региона был в среднем на 36% выше, чем в других районах этого региона. В горячих точках Неотропов видообразование птиц было почти на 28% больше, чем в негорячих точках.
«Создание видов происходит быстрее в тропиках, но теперь мы можем видеть, что это происходит очень быстро в этих горячих точках биоразнообразия», - сказал ведущий автор исследования доктор Хавьер Иджеа, также из Кембриджского факультета наук о растениях.
«Больше осадков и более высокие температуры укрепляют экосистемы тропических горячих точек, производя больше растений, больше животных, которые питаются этими растениями, и так далее», - сказал он..
"Большая доступная энергия и диапазон мест обитания в этих горячих точках способствовали ускорению диверсификации видов."
Горячая тропическая точка Мадагаскара, например, содержит 12 видов настоящих лемуров, которые изменились за последние десять миллионов лет. Все 17 видов мышей-червей, эндемичных для Филиппин, появились за последние шесть миллионов лет.
Разнообразные вьюрки, обнаруженные Дарвином на Галапагосских островах, о которых рассказывается в его революционной книге «Происхождение видов», являются культовым примером быстрого видообразования в тропической горячей точке.
Однако, когда дело дошло до более умеренных регионов Неарктики (Северная Америка) и Палеарктики (Евразия и Северная Африка), исследователи обнаружили другую историю.
Хотя горячие точки этих регионов также имели более широкий диапазон ресурсов и среды обитания, чем соседние районы, данные эволюционных или филогенетических деревьев показали, что большинство их животных «видообразовало» где-то еще.
«Горячие точки биоразнообразия в умеренных зонах сформировались в основном в результате миграции, которая происходила в течение последних 25 миллионов лет», - сказал Иджеа.
«Мы подозреваем, что этот приток иммигрантов возник из-за колебаний климата на протяжении миллионов лет, особенно из-за похолодания. Горячие точки биоразнообразия могли служить убежищем, где большее количество видов могло выжить в суровых климатических условиях», - сказал он.
Igea указывает на такие виды, как пиренейская рысь, ныне обитающая в горячей точке Средиземноморского бассейна, но найденная в Центральной Европе в плейстоцене, до последнего ледникового периода.
Или желтоклювая сорока, которая стала изолированной в Калифорнии после того, как отделилась от своих предков - скорее всего, из-за оледенения - более трех миллионов лет назад.
«Мы обнаружили, что во всех горячих точках по всему миру более сложная среда обитания и больше энергии окружающей среды, но процессы, которые определяют биоразнообразие, сильно различаются для тропических и умеренных зон», - сказал Игеа.
Для Tanentzap важность миграции видов в регионах с умеренным климатом предполагает, что поддержание связи между горячими точками должно быть приоритетом для будущих усилий по сохранению.
"Во многих из этих горячих точек есть виды, которые не встречаются больше нигде на Земле, но сталкиваются с разрушительными масштабами потери среды обитания. Защита этих территорий жизненно важна для сохранения разнообразия мира природы", - сказал он.