Что определяет глобальные модели биоразнообразия, было загадкой для ученых со времен фон Гумбольдта, Дарвина и Уоллеса. Тем не менее, несмотря на два столетия исследований, этот вопрос остается без ответа. Глобальная модель горного биоразнообразия и, в частности, необычайно высокое богатство тропических гор задокументировано в двух сопутствующих обзорных статьях журнала Science на этой неделе. В документах основное внимание уделяется тому факту, что высокий уровень биоразнообразия в горах выходит далеко за рамки того, что можно было бы ожидать, исходя из преобладающих гипотез.
Проблема заключается в том, что, хотя очевидно, что большая часть глобального разнообразия в биоразнообразии столь явно обусловлена необычайным богатством тропических горных регионов, именно это богатство и определяет современные модели биоразнообразия, основанные на современном климате., не может объяснить: горы просто слишком богаты видами, и мы не можем объяснить глобальные горячие точки биоразнообразия», - говорит профессор Карстен Рахбек, ведущий автор обеих обзорных статей, опубликованных в журнале Science..
Чтобы ответить на вопрос, почему горы так биологически разнообразны, ученые из Центра макроэкологии, эволюции и климата (CMEC) Института GLOBE Копенгагенского университета работают над синтезом знаний и данных из разрозненных областей макроэкология, эволюционная биология, науки о Земле и геология. К ученым CMEC присоединились отдельные сотрудники из Оксфордского университета, Кью-Гарденс и Университета Коннектикута.
Часть ответа, как показывают эти исследования, заключается в понимании того, что климат труднопроходимых тропических горных регионов принципиально отличается по сложности и разнообразию от соседних равнинных регионов. Уникально неоднородный горный климат, вероятно, играет ключевую роль в создании и поддержании высокого разнообразия.
«Люди часто думают о горном климате как о холодном и суровом», - говорит один из руководителей исследования Майкл К. Боррегаард. «Но самый богатый видами горный регион в мире, Северные Анды, охватывает, например, примерно половину типов климата в мире в относительно небольшом регионе - намного больше, чем захватывает близлежащая Амазонка, регион, который более В 12 раз больше."
Подчеркивая еще одну уникальную особенность горного климата, Майкл объясняет: «Тропические горы, основанные на плодородных и влажных экваториальных низменностях и простирающиеся в климатические условия, внешне похожие на арктические, охватывают градиент среднегодовых температур всего за на несколько километров больше, чем расстояние более 10 000 км от тропических низменностей на экваторе до арктических регионов на полюсах. Если подумать, это довольно удивительно."
Другая часть объяснения высокого биоразнообразия некоторых гор связана с геологической динамикой горообразования. Эти геологические процессы, взаимодействующие со сложными изменениями климата во времени, предоставляют широкие возможности для действия эволюционных процессов.
Глобальная картина биоразнообразия показывает, что горное биоразнообразие демонстрирует видимые следы прошлых эволюционных процессов. Горы с их уникальной сложной средой и геологией позволили сохраниться древним видам, глубоко укоренившимся на древе жизни, а также быть колыбелью, где новые виды возникают гораздо быстрее, чем в низменных районах, даже в районах с таким удивительным биоразнообразием, как амазонские тропические леса», - говорит профессор Карстен Рахбек..
От океанской коры, вулканизма и горных пород до горного биоразнообразия
Другое объяснение горного богатства, говорится в исследовании, может заключаться во взаимодействии между геологией и биологией. Ученые сообщают о новом и удивительном открытии: большое разнообразие в большинстве тропических гор тесно связано с геологией коренных пород, особенно в горных районах с обложенной древней океанической корой. Чтобы объяснить эту взаимосвязь между геологией и биоразнообразием, ученые предлагают в качестве рабочей гипотезы, что горы в тропиках с почвой, происходящей из океанической коренной породы, обеспечивают исключительные условия окружающей среды, которые вызывают локальные адаптивные изменения в растениях. Специальные приспособления, которые позволяют растениям выживать в этих необычных почвах, в свою очередь, могут вызывать каскады видообразования (видообразование одной группы, ведущее к видообразованию в других группах) вплоть до животных и, в конечном счете, способствовать формированию глобальных моделей биоразнообразия.
Наследие фон Гумбольдта - его 250-летие
Эти две статьи являются частью празднования Science 250-летия со дня рождения Александра фон Гумбольдта. В 1799 году Александр фон Гумбольдт отправился в 5-летнее 8000-километровое путешествие научных открытий по Латинской Америке. Его путешествие через Анды, запечатленное на его знаменитой фигуре зонирования растительности с изображением горы Чимборасо, канонизировало место гор в понимании биоразнообразия Земли.
Признавая вклад фон Гумбольдта в наше понимание живого мира, профессор Карстен Рахбек, один из основателей недавно созданного междисциплинарного института GLOBE при Копенгагенском университете, говорит:
"Наши статьи в журнале Science являются свидетельством работы фон Гумбольдта, которая поистине произвела революцию в наших представлениях о процессах, определяющих распространение жизни. Наша работа сегодня стоит на плечах его работы, проделанной столетия назад, и следует его подходу к интеграции данных и знаний различных научных дисциплин в более целостное понимание мира природы. Это наш небольшой вклад уважения к наследию фон Гумбольдта."