Леса, особенно тропические леса, являются домом для тысяч видов деревьев - иногда от десятков до сотен видов деревьев в одном и том же лесу - уровень биоразнообразия, который экологи изо всех сил пытались объяснить. В новом исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), исследователи из Международного института прикладного системного анализа (IIASA) и их коллеги из Австралии в настоящее время предлагают первую модель, объясняющую экологические и эволюционные механизмы, лежащие в основе эти естественные узоры.
«Леса в частности и растительность в целом играют центральную роль в понимании наземного биоразнообразия, экосистемных услуг и динамики углерода», - говорит директор программы развития и экологии IIASA Ульф Дикманн. Лесные растения растут на разную высоту и с разной скоростью: самые высокие деревья поглощают наибольшее количество солнечного света, а более низкие деревья и кустарники обходятся меньшим количеством солнечного света, проникающего через полог. Эти медленно растущие теневыносливые виды имеют неожиданно большое количество разновидностей - на самом деле, гораздо больше, чем до сих пор могли объяснить экологические модели.
Традиционная экологическая теория утверждает, что каждый вид на этой планете занимает свою нишу или окружающую среду, где он может уникально процветать. Однако определить отдельные ниши для каждого вида было сложно и, возможно, невозможно, особенно для наблюдаемого множества теневыносливых тропических деревьев. В связи с этим возникает фундаментальный вопрос: действительно ли для сосуществования видов всегда необходимы отдельные ниши?
В новом исследовании исследователи объединили физиологию деревьев, экологию и эволюцию, чтобы построить новую модель, в которой виды деревьев и их ниши эволюционируют во взаимной зависимости. В то время как предыдущие модели не могли предсказать высокое биоразнообразие теневыносливых видов для сосуществования в течение длительных периодов времени, новая модель демонстрирует, как физиологические различия и конкуренция за свет естественным образом приводят к большому количеству видов, как и в природе. В то же время новая модель показывает, что быстрорастущие теневыносливые виды деревьев эволюционировали, чтобы занять узкие и хорошо разделенные ниши, в то время как медленнорастущие теневыносливые виды деревьев эволюционировали, чтобы занять очень широкую нишу, которая предлагает достаточно места для целый континуум различных видов для сосуществования - опять же, как это наблюдается в природе.
Предоставляя более полное представление о лесных экосистемах, получившаяся модель может оказаться полезной для исследователей, занимающихся вопросами изменения климата и управления лесами. Дикманн говорит: «Мы надеемся, что эта работа приведет к лучшему пониманию воздействия человека на леса, включая вырубку древесины, борьбу с пожарами, фрагментацию среды обитания и изменение климата."