Видообразование экологически консервативно
Обработав огромный массив данных по филогенезу и экологии растений Южного полушария, ученые пришли к выводу об исключительно высоком экологическом консерватизме видообразования. Потомки наследуют не только морфологические черты предковых форм, но и приуроченность к определенному типу местообитаний. Только 4% всех видов, появившихся за последние 25 млн лет, сменили предковое местообитание. Это означает, что смена климата даже при интенсивном видообразовании не изменит таксономического состава флор природных ландшафтов. Эволюционные тенденции видов ограничены конкретным природным ландшафтом.
Нынешние изменения климата заставляют ученых пристальнее изучать аналогичные события прошлых эпох. Очевидно, что климатические сдвиги повлекут за собой реформацию природных зон, переместят границы растительных ландшафтов. В результате животные и растительные виды будут мигрировать вслед за своими привычными условиями, вымрут или дадут потомков, лучше адаптированных к новым условиям. Поэтому следствием изменения климата будет новый виток видообразования, вымирания и миграций (точнее, прохорезов — растянутого во времени расселения видов и их дериватов).
Приведет ли видообразование и миграция к смещению экологических стратегий у потомков сегодняшних флор планеты? Изменится ли вследствие видообразования таксономический состав природных зон? На эти вопросы ответили ботаники, взявшие за основу данные по изменению растительности за последние 25 миллионов лет. За этот внушительный период времени происходили самые разные климатические сдвиги, так или иначе менявшие облик и распределение растительных сообществ.
Большая международная группа ученых из 10 научных учреждений Австралии, Чили, США, Тасмании, Новой Зеландии, Швейцарии под руководством Майкла Криспа (Michael D. Crisp) из Школы ботаники и зоологии Австралийского государственного университета в Канберре собрали данные о растительном разнообразии Южного полушария в кайнозое. 25 млн лет назад в Южном полушарии планеты распространился относительно теплый и влажный климат, который через 10 млн лет сменился более засушливыми и прохладными условиями. Соответственно менялась и растительность. Исключительно детальную динамическую картину смены растительности удалось получить, объединив данные по ископаемым и современным флорам.
Данные представляли собой, с одной стороны, флористические видовые списки, рассортированные по экологической приуроченности, а с другой стороны — те же виды, наложенные на филогенетическую кладограмму. Получилась объемная картина во времени и пространстве: где и когда происходило видообразование, в каких частях света и экологических обстановках приживались потомки (сестринские группы). Нужно, правда, отметить, что ученые ограничились анализом только внеэкваториальных южнополушарных флор, для которых имелись надежные данные по молекулярной филогении. Кроме того, в списки не вошли те виды, для которых отсутствовали геологические датировки ископаемых находок. Но всё равно, общий массив данных включал 11 064 вида растений, это около 15% всего флористического разнообразия Южного полушария.
Выяснилось, что 96% всех новых видов наследовали экологические характеристики своих предков. Здесь необходимо оговориться, что авторы исследования употребляют термин «биомная» приуроченность, а не экологическая. В общем случае биом является высшей единицей в экологической иерархии, хотя в данной работе этот термин употребляется нестрого. Остальные 4% — а это 396 событий видообразования — повлекли перемену предкового местообитания. То, какие растения и в какие биомы переселялись, иллюстрирует следующая схема:
Видно, что наиболее экологически пластичными оказались растения кустарниковых и лесостепных массивов. Они породили больше всего экологических «штрейкбрехеров», расселившихся по различным биомам. Больше всего «чужаков» приняли пустыни, степи и альпийские луга. Эти новобранцы пополнили пустынные и степные местообитания примерно 15 млн лет назад в связи с осушением климата.
Расселение через морские преграды также шло довольно интенсивно, но только для 40 видов отмечен сдвиг экологической приуроченности.
Авторы исследования подводят читателя к заключению, что видообразование — это довольно консервативный в экологическом смысле процесс. Смена климата влечет расширение площади одних биомов и уменьшение других. Этот процесс приводит к интенсивному видообразованию. Но освободившиеся вакансии спешат занять эволюционные потомки старожилов, а не вселенцы из других биомов.
За рамками обсуждения в этой статье остались вопросы функционирования центров разнообразия и смены экологической приуроченности видов в центрах диверсификации. Ведь центры диверсификации, как правило, располагаются в экваториальной и тропической зонах, а в данной работе именно эти зоны были исключены из рассмотрения. В центрах диверсификации появляются виды с широкой экологической пластичностью, которые к тому же обладают самыми высокими расселительными способностями. Сами центры диверсификации начинают функционировать в кризисные эпохи. Поэтому основной вывод об экологическом консерватизме видообразования имеет всё же явное ограничение: неизвестно, как обстоят дела с экологическим консерватизмом в тропических зонах и в кризисные эпохи.
Отмечу, что экологический консерватизм для трансокеанического расселения также должен быть принят с осторожностью. В приведенных данных подавляющее большинство видов, преодолевших морские пространства, составляют островные переселенцы: это хорошо видно по ширине стрелок на рисунке, ведущих от материков к островам Новой Каледонии, Новой Зеландии, Мадагаскару. Естественно, что островные переселенцы сохраняют экологическую приуроченность. Зато для межконтинентальных мигрантов биомный сдвиг более характерен — красная часть у стрелочек довольно велика.
Источник: Michael D. Crisp, Mary T. K. Arroyo, Lyn G. Cook, Maria A. Gandolfo, Gregory J. Jordan, Matt S. McGlone, Peter H. Weston, Mark Westoby, Peter Wilf, H. Peter Linder. Phylogenetic biome conservatism on a global scale // Nature. V. 458. P. 754–756. 9 April 2009. Doi:10.1038/nature07764.
Елена Наймарк
Последние новости
