Несмотря на фундаментальные различия в своей биологии, растения и животные удивительно похожи в том, как они эволюционировали в зависимости от климата во всем мире, согласно новому исследованию, опубликованному на этой неделе в журнале Nature Ecology and Evolution.
Растения и животные существенно различаются во многих отношениях, но одно из самых очевидных - это то, как они справляются с температурой.
«Когда там, где они находятся в данный момент, становится солнечно и жарко, большинство животных могут просто двигаться, чтобы найти тень и остыть», - сказал ведущий автор исследования Джон Дж. Винс, профессор экологии и эволюционной биологии Аризонского университета. «С другой стороны, растения должны оставаться там, где они есть, и терпеть эти более высокие температуры».
Вместе с Хуэй Лю и Цин Йе из Ботанического сада Южного Китая Винс проанализировал климатические данные по 952 видам растений и 1135 видам позвоночных. Они включали многие основные группы цветковых растений, от дубов до орхидей и трав, и все основные группы наземных позвоночных, включая лягушек, саламандр, ящериц, змей, черепах, крокодилов, птиц и млекопитающих.
Команда использовала климатические данные и подробные эволюционные деревья, чтобы проверить 10 гипотез о температуре и условиях осадков, в которых встречается каждый вид, и о том, как они меняются со временем среди видов. Этот набор условий также известен как «климатическая ниша» каждого вида.
Климатическая ниша вида отражает то, где он может жить, объяснил Винс - например, в тропиках или в умеренной зоне, или на уровне моря, а не на вершине горы - и как он будет реагировать на изменение климата..
Виды с широкой климатической нишей могут широко варьироваться в самых разных условиях и могут быть особенно устойчивыми к изменению климата. С другой стороны, вид с узкой нишей может иметь небольшое распространение и быть особенно уязвимым к изменению климата. Понимание климатических ниш критически важно для ответа на многие из самых фундаментальных и неотложных вопросов экологии и эволюции.
Для всех 10 протестированных авторами гипотез они обнаружили, что растения и животные демонстрируют схожие модели эволюции ниш. Например, в среднем каждый вид растений и животных обитает в одинаковых условиях окружающей среды. Широта условий, в которых живет каждый вид, также меняется одинаково по всему земному шару в обеих группах: виды растений и животных в тропических регионах встречаются только в узком диапазоне температур, а виды в умеренных зонах выдерживают широкий диапазон температур. Более того, климатические ниши растений и животных меняются со временем с одинаковой скоростью.
Эти результаты могут помочь объяснить многие фундаментальные закономерности в природе. Например, разные наборы видов растений и животных, как правило, встречаются на разных высотах, которые различаются по температуре и осадкам. Например, на юго-западе Соединенных Штатов на разных высотах обитают разные наборы видов растений и животных: от низменных пустынь до лугов, дубовых лесов, сосновых лесов и елово-пихтовых лесов на возвышенностях.
«Поскольку каждый вид растений и животных переносит схожие, ограниченные климатические условия - в среднем - вы получаете разные наборы видов растений и животных на разных высотах вдоль склона горы», - объяснил Винс.
Эти результаты могут также помочь объяснить, почему разные наборы видов встречаются в регионах с умеренным и тропическим климатом в обеих группах, и почему растения и животные, как правило, имеют горячие точки биоразнообразия и большое количество видов в одних и тех же местах - например, Анды Южной Америки.
Исследование также предполагает, как будущее изменение климата может повлиять на виды растений и животных.
Вывод о том, что растения и животные имеют одинаковую ширину и скорость ниши, может помочь объяснить, почему локальные вымирания из-за изменения климата происходили с одинаковой частотой у растений и животных до сих пор, и почему одинаковые уровни вымирания видов предсказываются для обоих видов. группы в будущем», - сказал Винс. «Виды с более широкими нишами и более высокими темпами могут лучше пережить изменение климата в течение следующих 50 лет, а широта и темпы роста ниш у растений и животных в целом очень похожи».
Кроме того, тот факт, что виды приспособлены к более узкому диапазону температур в тропиках, помогает объяснить, почему там предсказывается более высокая частота вымираний, чем в умеренной зоне, даже если потепление может быть таким же или даже большим при более высоких температурах. широты.
Авторы также обнаружили, что как у растений, так и у животных видам, по-видимому, труднее быстро адаптироваться к более высоким температурам и более сухим условиям, чем к более прохладным и влажным условиям. Поэтому и растениям, и животным может быть особенно трудно адаптироваться к повышению температуры и засухе, связанной с глобальным потеплением.