Это загадка, которая веками ставила биологов в тупик: тропические регионы Земли являются домом для огромного разнообразия видов растений и животных, но по мере того, как вы путешествуете на север или юг, вдали от экватора, уровень разнообразия сокращается.
Ученые не знают, почему биоразнообразие имеет тенденцию концентрироваться вокруг тропических регионов, но они выдвинули несколько гипотез. Один утверждает, что более высокие широты не могут поддерживать высокое биоразнообразие из-за недостатка солнечного света и тепла. Другой предполагает, что повышенная солнечная радиация в тропических широтах может привести к более высокому уровню мутаций.
Третий указывает, что более холодные экосистемы Земли моложе своих экваториальных эквивалентов. В период быстрого глобального похолодания, называемого границей эоцена и олигоцена, который произошел 34 миллиона лет назад, тропическая среда обитания планеты резко сократилась к экватору, а ледяные щиты выросли на полюсах. Некоторые ученые говорят, что эти более новые, более холодные места обитания просто не существовали достаточно долго, чтобы могло накопиться такое количество видов, как в тропиках..
Попытки изучить эту загадку включали сравнение количества видов в нескольких группах растений и животных, таких как деревья, птицы и млекопитающие, в различных регионах планеты. Но подсчет видов от Борнео до Бельгии еще не дал конкретных ответов на вопрос, почему вообще существуют региональные различия в разнообразии.
Команда под руководством профессора Эвана Экономо из Окинавского института науки и технологий (OIST) решила устранить это несоответствие с помощью муравьев. В то время как большинство исследований до сих пор были сосредоточены на позвоночных, таких как млекопитающие и птицы, муравьи представляют собой глобальную, тесно связанную группу для изучения. «Они встречаются почти повсюду на планете, они доминируют в экологическом плане и хорошо задокументированы, по крайней мере, для группы насекомых», - сказал профессор Экономо. «Это делает их хорошим примером беспозвоночных для сравнения с другими группами позвоночных».
В недавнем исследовании, опубликованном в Nature Communications, он и его коллеги тщательно каталогизировали глобальное распространение всех 14 912 видов муравьев. Процесс занял годы и включал в себя изучение более 9000 публикаций, музейных баз данных и онлайн-хранилищ, чтобы определить, какие виды муравьев встречаются в разных уголках мира. Профессор Экономо возглавляет эту работу вместе с доктором Бенуа Генаром, бывшим постдоком в его лаборатории, который сейчас является доцентом в Университете Гонконга.
«Бенуа был очень полон решимости собрать эти данные воедино, - сказал профессор Экономо. «Он руководил группой ассистентов, оцифровывавших данные из документов в рабочие дни, и проводил ночи, выходные и праздники, вводя данные. Это было одержимо, но иначе эта работа не могла бы быть выполнена».
В дополнение к этой гигантской задаче исследователи также воссоздали филогению всех видов муравьев, которая показывает, как нынешние виды и их предки связаны друг с другом. Для этого они объединили все доступные генетические данные и использовали вычислительные модели, чтобы вывести диаграмму «древа жизни», которая показывает наследственные отношения между видами.
Дополнительные данные были собраны по 500 вымершим видам муравьев, которые были идентифицированы по окаменелостям, сохранившимся в янтаре или спрессованным в горных породах. Это позволило авторам датировать предков современных тропических и умеренных видов муравьев и получить представление о прошлых уровнях разнообразия и широтах, на которых они встречались.(Вы можете самостоятельно проверить данные на их веб-сайте antmaps.org)
Эти анализы показали, что скорость появления новых видов сильно варьируется, но не выше вблизи экватора. Наоборот, говорится в документе, у тропических районов было гораздо больше времени для накопления того разнообразия, которое мы наблюдаем сегодня, и, если бы у нас было достаточно времени, мы могли бы ожидать, что то же самое произойдет и в других частях мира..
«Эти новые данные о муравьях могут помочь проверить теории о крупномасштабных закономерностях в экологии», - сказал профессор Экономо. Экономо и Генар также хотят использовать его для руководства усилиями по сохранению, определяя важные области биоразнообразия насекомых. Экономо говорит: «Только сейчас мы получаем первый взгляд на крупномасштабные закономерности разнообразия насекомых».