Биоразнообразие на Земле наиболее велико в тропиках, где количество и разнообразие видов постепенно уменьшается к полюсам. Понимание того, что именно формирует эту закономерность, известную как широтный градиент разнообразия, является не только ключом к пониманию природы жизни на Земле, но также может помочь ученым замедлить потерю биоразнообразия и защитить районы земного шара, которые порождают непропорциональное разнообразие видов.
Дэвид Яблонски, Уильям Р. Кенан-младший, заслуженный профессор геофизических наук Чикагского университета, и его коллеги из Калифорнийского университета в Беркли и Калифорнийского университета в Сан-Диего пытаются примирить два конкурирующих идеи, объясняющие закономерность, в готовящейся статье в декабрьском номере The American Naturalist.
Одна идея утверждает, что местные экологические факторы определяют биоразнообразие данного региона. Другой утверждает, что родословные возникают в других местах и проникают в соседние географические районы, создавая биоразнообразие данного региона. В статье Яблонски и его соавторы утверждают, что оба фактора работают в тандеме, создавая то, что они называют «идеальным штормом».
«Градиент включает взаимодополняющие причины - «идеальные штормы», а не единый механизм», - сказал Яблонски. «Многие из наиболее драматических биотических паттернов прошлого и настоящего, вероятно, были вызваны разнообразными взаимоусиливающими факторами - как локальными эффектами, так и долгосрочным расширением географических ареалов."
Исследователи утверждают, что эти редкие «идеальные штормы» играют ключевую роль в истории жизни. Кандидаты включают пик разнообразия западно-тихоокеанского «Кораллового треугольника» в современных океанах; умеренные побережья юго-восточной Австралии и юго-восточной Японии, на каждой из которых обитает больше видов, чем во всем Карибском регионе; кембрийский взрыв многоклеточной жизни 530 миллионов лет назад; и взрывное разнообразие как цветковых растений, так и насекомых за последние 100 миллионов лет. «Идеальные штормы» могут также уничтожить биоразнообразие: еще одним примером может служить крупнейшее массовое вымирание в истории жизни, произошедшее в конце палеозойской эры 250 миллионов лет назад..
Двустворчатые моллюски рассказывают историю
В ходе исследования исследователи опирались на анализ морских двустворчатых моллюсков, таких как гребешки, мидии и моллюски, которые стали модельной системой для крупномасштабного пространственного и временного анализа биоразнообразия. Они демонстрируют сильный градиент разнообразия по широте, который отражает другие группы на суше и на море, а их богатая летопись окаменелостей позволяет надежно оценить происхождение и вымирание. Яблонски и его коллеги утверждали, что доводы, которые они приводят с использованием морских двустворчатых моллюсков, должны широко применяться к различным группам организмов.
«Я надеюсь, что люди будут впечатлены тем, сколько дополнительного понимания мы можем достичь, интегрируя данные об окаменелостях в исследования экологических и эволюционных факторов биоразнообразия», - сказал Пол Файн, профессор интегративной биологии Калифорнийского университета., Беркли, который не участвовал в исследовании.
На широтный градиент разнообразия морских двустворчатых моллюсков сильно повлияли изменения климата за последние тысячелетия, а также тот факт, что тропические широты являются источником почти всех родословных двустворчатых моллюсков, добавил Файн. «Многие люди будут удивлены, увидев, насколько разнообразие двустворчатых моллюсков отделено от широты, а это означает, что морские районы со схожими условиями окружающей среды (температура, продуктивность и т. д.) имеют совершенно разные уровни разнообразия двустворчатых моллюсков», - сказал он.«Другими словами, история имеет значение, но это не единственный важный фактор, лежащий в основе градиента широтного разнообразия».
Поиск единых механизмов широтного градиента разнообразия ценен, но самые экстремальные модели биоразнообразия должны учитывать разнообразные, перекрывающиеся, взаимоусиливающие факторы, говорится в документе. «Идеальные штормы» могут стать важной частью нашего понимания прошлого, настоящего и будущего разнообразия на Земле.