Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
М. Кронгауз
«Русский язык на грани нервного срыва. 3D». Главы из книги


С. Мац
Искривленное зеркало


Л. Полищук
Почему вымерли мамонты и гибнут сайгаки: история о вкладах


В. Кузык
Нос на батарейках


Д. Мамонтов
Взглянуть инопланетянам в глаза


А. Бердников
Машинная точность


Р. Фишман
Великий уравнитель


С. Амстиславский, Д. Рагаева и др.
Эмбрионы и артериальная гипертензия


И. Акулич
Тайна чёрной пятницы


Д. Вибе
Охота за планетой X







Главная / Новости науки версия для печати

Почему в Амазонии так много видов древесных лягушек


Разные квакши (Hylidae). Слева направо: Dendropsophus leucophyllatus (фото: Kurt Kunze с сайта frogforum.net), Agalychnis callidryas (фото: Christian R. Linder с сайта wikipedia.org), Hyla cinerea (фото: Tina Valant с сайта wikipedia.org)
Разные квакши (Hylidae). Слева направо: Dendropsophus leucophyllatus (фото: Kurt Kunze с сайта frogforum.net), Agalychnis callidryas (фото: Christian R. Linder с сайта wikipedia.org), Hyla cinerea (фото: Tina Valant с сайта wikipedia.org)

Почему в разных местах встречается столь разное число видов организмов какой-либо одной группы? Что определяет чрезвычайно высокое разнообразие видов, свойственное Амазонии — обширной части бассейна Амазонки, занятой влажными тропическими лесами? Группа американских исследователей попыталась ответить на эти вопросы, взяв в качестве примера богатое видами семейство древесных лягушек Hylidae. Анализ множества сведений по филогении этой группы, времени заселения ими той или иной области, а также экологическим условиям в местах их обитания показал, что решающим фактором оказывается время, в течение которого шла в данном месте эволюция этой группы, а также возможность сосуществования нескольких родственных групп.

В 1959 году известный американский эколог Эвелин Хатчинсон (George Evelyn Hutchinson) опубликовал статью с необычным названием «Дань святой Розалии, или Почему так много видов животных?» (Homage to Santa Rosalia, or why are there so many kinds of animals?, PDF, 30 Кб). Как поясняет сам Хатчинсон, толчком к написанию этой статьи послужила находка двух близкородственных видов водных клопов (семейство Corixidae) в крошечном прудике около церкви Св. Розалии на горе Монте-Пеллегрино (Monte Pellegrino) близ Палермо. Но начав с рассуждения о различиях в размерах тела, позволяющих близким видам занимать разные ниши и сосуществовать, не вытесняя друг друга, Хатчинсон в конце задает сакраментальный вопрос: почему так много видов животных?

Вопрос этот, к тому же вынесенный и в заголовок статьи, не может не смущать своей наивностью. Очевидно, однако, что наивность эта нарочита, если не сказать — провокационна. На самом деле речь идет о том, что мы просто не знаем, что реально определяет высокое видовое разнообразие фауны и флоры. В частности, не знаем, почему во влажных тропических лесах на площади 25 га могут произрастать около тысячи видов деревьев и обитать десятки тысяч видов членистоногих.

Джон Вайенс (John J. Wiens) и его коллеги из Отдела экологии и эволюции Университета Стоуни-Брук (Stony Brook University) на примере древесных лягушек (семейство Hylidae) пытались выяснить, от чего же зависят наблюдаемые различия в локальном, да и в региональном, видовом разнообразии.

Древесные лягушки, или, точнее, квакши, — группа, очень удобная для проведения подобных исследований. Всего их известно более 850 видов, встречающихся в Европе, в некоторых местах в Азии, на севере Африки, в Австралии, в Северной и Южной Америке. Филогения (система родственных связей) их достаточно хорошо изучена на основании молекулярно-генетических данных и привязана к шкале времени — то есть известно, когда какие группы разошлись. А поскольку особенно много видов древесных лягушек во влажных тропических лесах Амазонии (см. Amazon Rainforest), то на данном примере можно постараться понять, что вообще определяет фантастически высокое разнообразие фауны и флоры, свойственное данному региону.

Рис. 1. Слева — филогенетическое древо квакш (Hylidae), сопоставленное со шкалой времени (слева внизу, миллионы лет). Справа — карты с указанием местоположения участков, где отмечено максимальное для данного региона число видов. Размер круговой диаграммы пропорционален числу обнаруженных видов. Из обсуждаемой статьи Wiens et al. в Ecology Letters
Рис. 1. Слева — филогенетическое древо квакш (Hylidae), сопоставленное со шкалой времени (слева внизу, миллионы лет). Справа — карты с указанием местоположения участков, где отмечено максимальное для данного региона число видов (обозначено в скобках как «n»). Приведены также названия 12 выделенных регионов и доля в каждом месте основных «клад» — родственных групп. Размер круговой диаграммы пропорционален числу обнаруженных видов. Из обсуждаемой статьи Wiens et al. в Ecology Letters

Под локальным разнообразием Вайенс и соавторы понимали число видов, обнаруженных на участке площадью в несколько кв. км, занятом одним биомом — например, равнинным дождевым тропическим лесом, но содержащим разные местообитания (лес, ручей, лужа). Региональное разнообразие изучали, сопоставляя данные по 12 биогеографическим регионам (каждый регион — комбинация географической области и доминирующего ландшафта). Особое внимание уделено Центральной и Южной Америке, где выделено 8 регионов (см. рис. 1). Непосредственным материалом для анализа послужили как данные по филогении 362 видов, так и сведения о наличии тех или иных видов на 123 участках, разбросанных по разным регионам (см. карту на рис. 1). На одном участке отмечено от 1 до 36 видов. Наибольшее разнообразие — в дождевых тропических лесах Амазонии и Атлантического побережья Южной Америки. Наименьшее — в Европе и Азии, а также везде в высокогорьях.

В ходе своих исследований Вайенс и его коллеги прежде всего пытались выяснить — определяется ли локальное и региональное разнообразие квакш климатическими условиями или же оно скорее зависит от времени, прошедшего с момента заселения данного региона представителями этой группы. Анализ имеющихся данных показал, что слабая, но достоверная корреляция прослеживается между локальным видовым разнообразием и температурой (но не влажностью). Региональное разнообразие показывает слабую достоверную связь и с температурой и с количеством осадков. Но сама по себе эта корреляция, по-видимому, не свидетельствует о причинно-следственных связях между климатом и числом видов.

Рис. 2. Зависимость локального видового разнообразия (числа видов) квакш от времени (в миллионах лет) первого заселения ими данного региона. Из обсуждаемой статьи Wiens et al. в Ecology Letters
Рис. 2. Зависимость локального видового разнообразия (числа видов) квакш от времени (в миллионах лет) первого заселения ими данного региона. Отдельные точки соответствуют участкам с максимальным разнообразием из регионов, положение которых показано на карте-схеме (рис. 1). Слева — зависимость от момента первого заселения, а справа — от суммарного возраста всех клад, представленных в данном месте. Из обсуждаемой статьи Wiens et al. в Ecology Letters

Гораздо более важным фактором оказалось время, в течение которого шло видообразование. Это подтверждается и значимой положительной корреляцией между максимальным видовым разнообразием в каком-то регионе и временем с момента первого проникновения в данный район представителей этой группы (рис. 2). Может показаться парадоксальным, но максимальное локальное видовое разнообразие тропических районов Австралии, Центральной Америки и области Чоко (на северо-западе Южной Америки) примерно такое же, как в умеренных широтах северной Америки. Всё дело, видимо, в том, что заселение этих районов произошло недавно в сравнении со временем проникновения Hylidae в Амазонию. В Южной Америке вместе могут обитать представители шести клад (родственных групп), внутри которых шло видообразование. Хотя по мере увеличения числа видов определенной группы в какой-то местности скорость образования новых видов снижается, процесс видообразования всё равно продолжается.

Источник: John J. Wiens, R. Alexander Pyron, Daniel S. Moen. Phylogenetic origins of local-scale diversity patterns and the causes of Amazonian megadiversity (вся статья в свободном доступе) // Ecology Letters. 2011. V. 14 (7). P. 643–652.

См. также:
1) В поисках универсального закона устройства биологических сообществ, или Почему экологи потерпели неудачу? «Элементы», 12.02.2008.
2) Новые виды образуются очень быстро, если меняется система распознавания половых партнеров, «Элементы», 30.04.2010.
3) Зафиксирован начальный этап видообразования у тропических бабочек, «Элементы», 09.11.2009.
4) Невероятное разнообразие жуков получило эволюционное объяснение, «Элементы», 25.12.2007.

Алексей Гиляров


Комментарии (1)



Последние новости: ЭкологияАлексей Гиляров

16.06
В Старом и Новом Свете птицы сходно реагируют на глобальное потепление
26.05
Очертания видового ареала определяются экологическими свойствами вида
4.05
Рост концентрации CO2 в атмосфере способствует увеличению растительного покрова
24.02
Борнео — центр эндемизма птиц современной Индонезии
22.01
Дельфины помогают олушам ловить сардин
11.01
Голоценовые биосообщества изменились после расселения человека по Земле
26.11
Коммуны миролюбивых пауков погибают быстрее, чем агрессивных
12.09
Перевылов трески привел к увеличению разнообразия рыб
2.09
Бурые водоросли не подтверждают экологическую гипотезу чередования гаплоидной и диплоидной стадий
3.08
Новый сорт риса поможет уменьшить выбросы парниковых газов

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия