Засуха определяет разнообразие жизни на Земле

Ученые долгое время считали, что температура, особенно морозы, ограничивает разнообразие видов растений, поскольку они распространяются из тропиков и адаптируются к более холодным регионам, расположенным ближе к полюсам. Идея о том, что одна только температура является причиной уменьшения разнообразия, получила название гипотезы тропического консерватизма.

Новое исследование под руководством ученых из Университета Аризоны, результаты которого подготовлены к публикации в Proceedings of the National Academy of Sciences, использует большие данные, чтобы выявить дополнительные нюансы в структуре разнообразия растений и объяснить, почему одни регионы более богаты видами, чем другие.

Исследовательская группа обнаружила, что засуха и сезонные колебания количества осадков являются более серьезными факторами эволюционного разнообразия, чем высокие температуры.

Исследователи создали карты эволюционного разнообразия в Северной, Центральной и Южной Америке, а также карты различных биомов, которые являются домом для определенных режимов температуры и осадков. Их результаты предоставляют доказательства, подтверждающие более тонкую точку зрения на гипотезу тропического консерватизма.

Если бы гипотеза соответствовала действительности, то пустыни на юго-западе Америки были бы более эволюционно разнообразными, чем леса на северо-востоке Америки, просто потому, что пустыня более теплая. Но очевидно, что это не так. Пустыня теплая, как тропики, но сухая. Северо-Восток влажный, как тропики, но холодный. Но при этом Северо-Восток отличается большим эволюционным разнообразием, что указывает на то, что засуха оказывает более сильное влияние на разнообразие растений, чем температура.

Морфологические и физиологические признаки, которые позволяют видам процветать в засушливых средах, развились у очень небольшого числа групп растений. Это указывает на то, что в эволюционных временных масштабах адаптивная проблема экстремальных условий более сложна в засушливых средах, чем при низких температурах.

По словам исследователей, пустыни юго-запада Америки прекрасно иллюстрируют удивительные принципы, изложенные в их статье. В пустынях на юго-западе Америки больше видов растений по сравнению с влажными лесами на северо-востоке Америки, но эти пустынные виды происходят из очень небольшого числа групп растений. Они сгруппированы на древе жизни с небольшим эволюционным разнообразием.

Ученые отмечают, что хотя исследование было сосредоточено на растениях, их выводы могут быть применены и к животным, поскольку растения являются основой экосистемы.

Исследователи были удивлены полученными результатами. Гипотеза тропического консерватизма существует уже давно, и они просто надеялись оценить ее с помощью гораздо большего набора данных, чем когда-либо прежде. Вместо этого было обнаружено, что засуха, которой пренебрегали в предыдущих исследованиях, возможно, более важна, чем температура, в формировании структуры биоразнообразия в континентальном и, вероятно, глобальном масштабах.

По словам ученых, использованный набор данных о ботаническом биоразнообразии был самым большим из когда-либо собранных. Теперь они планируют оценить, как нынешнее и будущее повышение температуры и засухи повлияет на глобальные закономерности биоразнообразия.

«Если засухи и экстремальные температуры станут более распространенными при наихудших сценариях изменения климата , наши результаты показывают, что биоразнообразие может пострадать в большей степени, чем мы думали, поскольку лишь ограниченное подмножество видов на Земле способно справиться с адаптивной проблемой эти экстремальные температурные и засушливые условия», — пояснили авторы исследования.