Dlaczego bogactwo gatunkowe jest większe w tropikach?

Najnowsze badanie porusza interesujące zagadnienie dotyczące obszarów różnorodności biologicznej. Naukowcy od dłuższego czasu szukają głębszych odpowiedzi na to, czemu bogactwo gatunkowe jest większe na obszarach tropikalnych niż na pozatropikalnych. Odpowiedź znaleźli nie tyle w samym klimacie, co w geografii klimatu.

Nie tylko klimat (tropikalny, subtropikalny, umiarkowany, borealny, polarny), ale i geografia klimatu odgrywa zasadniczą rolę w zrozumieniu złożonych, dynamicznych procesów w odniesieniu do biomów i ekosystemów. A także pojęciu rozmieszczenia poszczególnych biocenoz i populacji gatunków. Naukowców od dawna szczególnie zachwyca i zdumiewa bogactwo gatunkowe w tropikach.

Nie tylko klimat, ale też geografia klimatu

Geografia klimatu to zagadnienie, którego badacze nie brali wcześniej pod uwagę przy rozpatrywaniu rozmieszczenia i liczebności danych gatunków. Na ogół była rozważana tematyka, która wiązała się z klimatem na nie oddziałującym.

Naukowcy w swoim badaniu, zamieszczonym w Nature, wzięli pod uwagę szczegółową analizę obszaru danego klimatu oraz jego izolacyjność bądź fragmentaryczność.

Podzielili świat na siatki o równych obszarach. Następnie poklasyfikowali i policzyli w każdym kwadracie gatunki badanych kręgowców na całej kuli ziemskiej. W dalszej kolejności skoncentrowali uwagę nie tyle na konkretnych lokalizacjach geograficznych, co też na unikalnych profilach klimatycznych regionów.

Samo zagadnienie geografii klimatu odegrało w badaniu zasadnicze znaczenie w rozmieszczeniu i liczebności badanych zwierząt. A także w specjacji i przepływie genów pośród poszczególnych gatunków – zarówno w regionach tropikalnych, jak i pozatropikalnych. Dzięki temu naukowcy odkryli na całym świecie około jedną trzecią zmienności genetycznej w DNA różnorodnych gatunków.

Ich badanie wykazało, iż kluczową rolę odegrała nie tyle dana strefa klimatyczna z poszczególnymi wzorcami temperatury i opadów, ile jej wielkość i stopień izolacyjności na danym obszarze klimatycznym.

Rozmieszczenie geograficzne gatunków, przedstawione na tej mapie, podkreśla liczbę gatunków płazów w różnych regionach świata. Źródło: Marco Túlio Pacheco Coelho, Nature, CC4.0

Zaskakujące różnice między regionami tropikalnymi a pozatropikalnymi

Regiony tropikalne charakteryzują się tym, iż wprawdzie obszarowo są duże, ale izolowane, czy też pofragmentowane w postaci rozproszonych wysp. Mimo wszystko sprzyja to dużemu wzrostowi różnorodności biologicznej. Także ze względu na bardziej stabilny klimat pod względem wzorca temperatury i opadów. Z kolei rozległe regiony pozatropikalne są bardziej połączone ze sobą. Dlatego też nie są podatne na znaczący wzrost różnorodności biologicznej.

Na mniejszych i izolowanych obszarach tropikalnych zachodzi większe zróżnicowanie genetyczne. Jest tak prawdopodobnie dlatego, iż osobniki żeńskie i męskie danych gatunków kręgowców spotykają się w korzystniejszych warunkach fizyczno-geograficznych niż na większych, bardziej połączonych obszarach pozatropikalnych, gdzie warunki do życia są mniej stabilne.

W klimacie tropikalnym ze względnie stabilną temperaturą i opadami kręgowce, które mają większy dostęp do wody i bazy pokarmowej, nie podlegają tak silnej rywalizacji czy też zagrożeniom ze strony drapieżników.

Dlaczego w tropikach jest większe bogactwo gatunkowe?

Skrupulatna analiza dała następujące wyniki: chłodniejsze klimaty pozatropikalne są stosunkowo dobrze połączone na większości kontynentów Ziemi. Natomiast klimaty tropikalne są raczej pofragmentowanymi wyspami wśród „morza” różnorodnych klimatów, aniżeli rozległymi, połączonymi ze sobą krainami.

Badacze podkreślili, iż gatunki zamieszkujące obszary w izolowanych niszach klimatycznych szybciej i bardziej dynamicznie ewoluują. Dzięki czemu powstaje tam wyjątkowa i zróżnicowana genetycznie różnorodność biologiczna. A niekrzyżowanie się gatunków z danego izolowanego obszaru z tymi samymi gatunkami z innego izolowanego obszaru sprzyja nasilaniu się specjacji. Dlatego też, z biegiem czasu, na danym izolowanym obszarze powstają osobne i unikatowe gatunki.

Zmiany klimatu zaburzają jego obszarową geografię

Obecny wpływ działalności ludzkiej, powodujący emisje gazów cieplarnianych, przyczynia się do nienaturalnego ocieplenia planety i tworzenia się ekstremalnych wzorców pogodowych zakłócających rytmikę wielu obszarów klimatycznych i geograficznych.

Szybkie ocieplanie Ziemi może przyczynić się do zwiększonej fragmentacji rozległych klimatów. Tego typu zmiany mogą wymusić na gatunkach przemieszczanie się i migracje ze swoich nisz klimatycznych ku nowym; w poszukiwaniu nowych bezpiecznych siedlisk. To może także poważnie zakłócić interakcje pomiędzy poszczególnymi gatunkami.

Subtelna konkluzja

Badacze na łamach serwisu phys.org napisali:

– Zrozumienie wzajemnych zależności między różnorodnością biologiczną a klimatem nie jest jedynie zadaniem intelektualnym. Zapewnia kierunek pomagania ludziom w ochronie i docenianiu różnorodnej symfonii życia w naszym rozwijającym się świecie.

Źródła:

• phys.org/news/2023-09-tropical-climates-biodiverse-earth.html
• www.nature.com/articles/s41586-023-06577-5
• conservationcorridor.org/digests/climate-change/2023/10/biodiversity-and-the-geography-of-climate/

–

Zdjęcie tytułowe: Uwe Michael Neumann/Shutterstock