Почему Земля так биологически разнообразна? Горы держат ответ

То, 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 структура горного биоразнообразия, и в частности необычайно высокое богатство тропических гор, задокументирована в двух сопутствующих научных обзорах в журнале Science на этой неделе. В этих статьях акцентируется внимание на том факте, что высокий уровень биоразнообразия, обнаруженный в горах, намного превосходит то, что можно было бы ожидать от преобладающих гипотез. «Проблема заключается в том, что, хотя очевидно, что большая часть глобальных вариаций в биоразнообразии столь явно обусловлена ​​необычайным богатством тропических горных районов, именно это богатство невозможно объяснить нынешними моделями биоразнообразия, основанными на современном климате: горы просто слишком богаты различными видами, а мы не даем объяснения глобальным горячим точкам биоразнообразия», - говорит профессор Карстен Рахбек, ведущий автор обеих обзорных статей, опубликованных в Science. Чтобы решить вопрос о том, почему горы так биологически разнообразны, ученые Центра по макроэкологии, эволюции и климату (Center for Macroecology, Evolution and Climate, CMEC) Института Университета Копенгагена GLOBE работают над обобщением понимания и данных из разных областей макроэкологии, эволюционной биологии, науки о Земле и геологии. К ученым CMEC присоединились отдельные сотрудники из Оксфордского университета (Кью Гарденс) и Университета Коннектикута. Эти исследования показывают, что отчасти ответ заключается в понимании того, что климат суровых тропических горных районов принципиально отличается по сложности и разнообразию по сравнению с прилегающими низменными регионами. Уникально неоднородный горный климат, вероятно, играет ключевую роль в формировании и поддержании высокого разнообразия. «Люди часто думают о горном климате как о суровом и резком», - говорит один из руководителей исследования Майкл К. Боррегор. «Но самый богатый видами горный регион в мире, Северные Анды, захватывает, например, примерно половину типов климата в мире в относительно небольшом регионе - гораздо больше, чем в соседней Амазонии, регионе, который является в 12 раз больше». Подчеркивая еще одну уникальную особенность горного климата, Майкл объясняет: «Тропические горы, основанные на плодородных и влажных экваториальных низменностях и простирающиеся до климатических условий, внешне похожих на те, которые встречаются в Арктике, охватывают градиент среднегодовых температур всего на несколько километров больше так как он обнаружил более 10 000 км от тропической низменности на экваторе до арктических регионов на полюсах. Это довольно удивительно, если задуматься об этом». Другая часть объяснения высокого биоразнообразия некоторых гор связана с геологической динамикой горообразования. Эти геологические процессы, взаимодействуя со сложными изменениями климата во времени, предоставляют широкие возможности для эволюционных процессов. «Глобальная структура биоразнообразия показывает, что биоразнообразие гор демонстрирует видимые признаки прошлых эволюционных процессов. Горы с их уникально сложной средой и геологией позволили сохранить древние виды, глубоко укоренившиеся в древе жизни, а также являясь колыбелями. где новые виды появились гораздо быстрее, чем в низменных районах, даже в таких удивительно биоразнообразных местах, как тропические леса Амазонки», - говорит профессор Карстен Рахбек. От океанской коры, вулканизма и скал до биоразнообразия гор Согласно исследованию, еще одно объяснение богатства гор 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 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 породы, обеспечивают исключительные условия окружающей среды, которые приводят к локальным адаптивным изменениям в растениях. Специальные приспособления, которые позволяют растениям переносить эти необычные почвы, могут, в свою очередь, приводить в движение каскады видообразования (видообразование одной группы, приводящие к видообразованию в других группах), вплоть до животных и, в конечном итоге, вносить вклад в формирование глобальных моделей биоразнообразия. Наследие фон Гумбольдта - его 250-летие Эти две статьи являются частью празднования в Science 250-летия со дня рождения Александра фон Гумбольдта. В 1799 году Александр фон Гумбольдт отправился в 5-летнее 8000-километровое научное путешествие по Латинской Америке. Его путешествие по горам Анд, запечатленное его знаменитой фигурой 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 в Университете Копенгагена, говорит: «Наши статьи в Science являются свидетельством работы фон Гумбольдта, которая поистине произвела революцию в наших представлениях о процессах, определяющих распределение жизни. Наша работа сегодня стоит на плечах его работы, проделанной столетия назад, и следует его подходу интеграция данных и знаний различных научных дисциплин в более целостное понимание мира природы. Это наш небольшой вклад в уважение к наследию фон Гумбольдта».