Глобальное исследование, охватившее свыше 30 000 видов из семи ключевых групп живых организмов, позволило международной команде учёных обнаружить фундаментальную закономерность, управляющую распределением биоразнообразия в земных экосистемах. Публикация в журнале Nature Ecology & Evolution демонстрирует, что жизнь на нашей планете формирует предсказуемую слоистую структуру, которая проявляется в самых разных средах — от влажных тропических лесов до засушливых саванн и морских коралловых рифов.
В основе открытия лежит новая концепция «ядро-переходная зона», объясняющая, как виды распределяются внутри биогеографических регионов. «В каждом биологическом регионе существует центральная область — ядро, где сосредоточено большинство видов», — комментирует ведущий автор исследования доктор Рубен Бернардо-Мадрид из Университета Умео. «Из этого ядра виды распространяются на окружающие территории, но лишь часть из них адаптируется и выживает. Похоже, ядра создают оптимальные условия для процветания и разнообразия, выступая своеобразным источником, из которого биоразнообразие "растекается" в прилегающие зоны».
Глобальная мозаика со скрытым порядком
Хотя биогеографам давно известно, что Земля разделена на отдельные регионы, сформированные исторической изоляцией, климатом и эволюцией, универсальные принципы внутренней организации биоразнообразия внутри этих регионов оставались загадкой. Чтобы пролить свет на этот вопрос, учёные провели масштабный анализ глобального распределения амфибий, птиц, млекопитающих, рептилий, стрекоз, деревьев и скатов. Используя обширные экологические базы данных, они картографировали более 48 000 географических ячеек, оценивая каждую по четырём ключевым параметрам: видовому богатству, уровню эндемизма (уникальности видов), размеру ареалов и степени перекрытия с фауной и флорой соседних регионов.
Применение современных методов кластеризации позволило выделить семь типов областей — «биогеографических секторов», которые закономерно повторяются по всему земному шару. Эти секторы образуют чёткий градиент: от региональных ядер биоразнообразия (зон с максимальной концентрацией уникальных видов) до переходных зон, где видов меньше и многие из них являются общими с соседними регионами.
Единый закон для всех экосистем
Наиболее удивительным аспектом открытия стала универсальность выявленной закономерности. Она проявляется как в морских, так и в наземных экосистемах, среди организмов с разной скоростью размножения и в кардинально разных условиях среды. Это свидетельствует о существовании общих для всей планеты процессов, формирующих биоразнообразие.
Учёные считают, что ключевую роль здесь играют экологические фильтры.
Обратите внимание: Команда ученых из Японии планирует провести орбитальные испытания первой в мире модели космического лифта.
В стабильных и богатых ресурсами ядрах биоразнообразия создаются идеальные условия для возникновения и процветания эндемичных видов. В более изменчивых и суровых переходных зонах выживают преимущественно виды-универсалы или мигранты, способные к быстрой адаптации. Исследование также показало, что переходы между зонами не случайны — каждый тип сектора граничит с определённым типом соседней области, формируя естественную и предсказуемую последовательность в распределении жизни.Научная основа закономерности
Для анализа данных учёные использовали комплексный подход. Сетевой метод Infomap помог учесть сложные взаимосвязи между видами и их характерные особенности. Затем, с помощью алгоритма k-средних, были сгруппированы схожие конфигурации биоразнообразия, что позволило выявить повторяющиеся паттерны. Результатом стали семь глобально согласованных биогеографических секторов, отражающих баланс между видовым богатством, уникальностью, размером ареалов и связностью биоты.
Важно, что эта модель — не просто отражение географии. После серии проверок, учитывающих климат, рельеф и качество данных, выяснилось, что организация биоразнообразия тесно коррелирует с градиентами температуры, осадков и непрерывностью среды обитания. «Эта закономерность говорит о том, что жизнь на Земле в определённой степени предсказуема», — отмечает соавтор работы доктор Хоакин Калатаюд. Такая предсказуемость — мощный инструмент для понимания эволюционных процессов и прогнозирования реакции экосистем на глобальные изменения, такие как изменение климата.
Последствия для охраны природы
Открытие имеет глубокие практические последствия для природоохранных стратегий. Традиционный подход фокусируется на защите «горячих точек» — регионов с исключительно высоким разнообразием и эндемизмом. Однако новое исследование показывает, что для поддержания устойчивости экосистем необходимо сохранять весь спектр — от продуктивных ядер до динамичных переходных зон, которые обеспечивают ключевые экологические процессы, такие как расселение видов и адаптация. Особую ценность представляют ядра: занимая всего около 30% площади биорегиона, они могут содержать до 90% всех его видов.
Новая парадигма биоразнообразия
В научном сообществе десятилетиями велись споры о том, следует ли изучать биоразнообразие на локальном уровне или искать глобальные закономерности. Полученные данные убедительно подтверждают второй подход, предлагая новую, целостную парадигму для понимания жизни на планете.
Исследователи надеются, что их работа станет основой для переосмысления методов оценки и защиты биоразнообразия в эпоху антропогенных изменений. «Обнаруженная закономерность организации биоразнообразия отражает фундаментальные принципы, управляющие жизнью на Земле», — заключили авторы. Это открытие может стать важнейшим ключом к разработке эффективных стратегий сохранения природного наследия планеты перед лицом стремительных экологических перемен.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.