Влажные тропические леса Центральной и Южной Америки являются домом для самого большого разнообразия растений на этой планете. Нигде больше нет такого количества разных видов растений в одном месте. Однако всему региону все больше угрожает деятельность человека, поэтому исследователи активизируют свои усилия, чтобы зафиксировать это удивительное биоразнообразие и выяснить, как оно развивалось. В рамках проекта, предпринятого Майнцским университетом имени Иоганна Гутенберга (JGU) в сотрудничестве с голландскими исследовательскими институтами, причины такого разнообразия растений были исследованы путем изучения двух близкородственных групп деревьев семейства Annonaceae.
Исследователи выявили три релевантных фактора: формирование горной цепи Анд, исчезновение по естественным причинам обширной системы водно-болотных угодий Пебас, некогда существовавшей в районе Амазонки, и формирование сухопутного моста между Центральной и Южная Америка в виде Панамского перешейка.
Cremastosperma и Mosannona - два рода семейства Annonaceae или заварных яблок, местом обитания которых являются неотропические тропические леса, где они простираются от низменностей до высоты 2000 метров. Они в основном встречаются в Андах Южной Америки, но также и на севере, в Центральной Америке. Группа ботаников во главе с доктором Майклом Пири, который присоединился к JGU в качестве исследователя в 2013 году, изучила распространение различных видов обоих родов и их филогенетическую историю, чтобы определить влияние геологических потрясений на континенте. Для этой цели они составили филогенетическое дерево, откалиброванное по времени, на основе данных ДНК, используя так называемую технику молекулярных часов, которая откалибрована с использованием возраста доступных окаменелостей. Всего ими проанализировано 11 видов рода Mosannona и 24 вида рода Cremastosperma.
Формирование Анд, Панамского перешейка и высыхание системы водно-болотных угодий Пебас - все это способствовало диверсификации
В ходе исследования был разработан биогеографический сценарий, подтверждающий в этом контексте значение геологической истории северо-западной части Южной Америки в периоды позднего миоцена и раннего плиоцена примерно от 5 до 10 миллионов лет назад. «Мы действительно обнаружили, что диверсификация этих двух родов растений происходила параллельно с крупными геологическими событиями, а именно с образованием Анд, высыханием системы Пебас и развитием сухопутного моста в Центральную Америку». объяснил Пири. Виды Cremastosperma, например, смогли распространиться на территорию, которая сегодня является бассейном Амазонки, и диверсифицироваться после того, как водно-болотные угодья заилились из-за отложений материала из поднимающихся Анд..
Одним из способов стимулирования диверсификации является миграция в новую экосистему, а другим является адаптация к новым условиям. «Естественные изменения в течение более длительных периодов времени дают растениям возможность адаптироваться», - добавил Пири. С другой стороны, быстрые изменения, подобные тем, которые произошли в недавнем прошлом, не дают растениям достаточно времени для эволюции.
Хотя можно сказать, что развитие двух родов в соответствии с геологическими условиями было более или менее ожидаемым, биологи все же обнаружили одно четкое различие между ними. Хотя их схемы распространения в основном перекрываются, виды Cremastosperma и виды Mosannona в некоторой степени рассредоточились по разным маршрутам. В случае с Cremastosperma колонизация области на территории современной Гайаны началась с северо-запада Южной Америки в то время, когда последние части Анд развились и могли образовать барьер. Мосаннона, с другой стороны, начала распространяться здесь гораздо позже от своего основания в бассейне Амазонки.
Таксономическое обновление, включающее пять новых видов
Доктор. Майкл Пири продолжит свою исследовательскую работу в 2018 году с помощью гранта Гейзенбергской программы Немецкого исследовательского фонда (DFG). Это также потребует публикации обширной монографии, в которой будут описаны в общей сложности 34 вида Cremastosperma, включая пять новых видов, недавно открытых Пири и его коллегами..