Flera ursprung till bergslivet | natur

Flera ursprung till bergslivet | natur

Anonim

ämnen

  • Bevarande biologi
  • Ekologi
  • Evolution

En studie av DNA-sekvenser från mer än 1 800 organismer på Kinabalu-berget i Borneo avslöjar de evolutionära mekanismerna som ledde till bergets höga och unika biologiska mångfald. Se Brev s.347

Berg upptar bara en åttondel av världens landyta utanför Antarktis, men de är hemma till cirka en tredjedel av alla markbundna arter 1 . Lite är dock känt om när, var och hur denna bergens biologiska mångfald utvecklades. I en artikel publicerad på sidan 347 har Merckx et al . 2 undersöka ursprunget på arter på ett mycket mångsidigt tropiskt berg, Mount Kinabalu på ön Borneo. De upplever att de flesta endemiska arter - de som inte finns någon annanstans - uppstod relativt nyligen på berget, härrörande från både lokala förfäder och avlägsna invandrare som var föranpassade till svala miljöer. Dessa observationer har direkta konsekvenser för vår förståelse av montanbiologisk mångfald och kan ge ledtrådar om hur man skyddar både de unika organismer som finns där och de livsmiljöer som skapar scenen för speciation.

Ända sedan den första botaniska dokumentationen av ett tropiskt berg av Alexander von Humboldt för mer än två århundraden sedan 3, har naturforskare fascinerats av den olika och ovanliga variationen i livsformer som finns på bergen. Men vi saknar fortfarande svar på grundläggande frågor om utvecklingen av bergens biologiska mångfald. Har de arter som bor på berg härstammar från de omgivande låglandet, där deras förfäder successivt anpassades till högre höjder? Eller är montanarter mestadels föranpassade invandrare från avlägsna berg? Och är de bergsboende arterna gamla eller nyare?

Merckx och kollegor kom till roten till dessa frågor genom att använda en ny jämförande strategi. I stället för att studera bildandet av arter i en enda grupp av organismer och extrapolera därifrån, vilket hittills varit standardmetoden, samlade forskarna en stor variation av organismer - från grodor och sniglar till insekter, växter och svampar - som bor i ikoniska berget Kinabalu och dess omgivningar. De sekvenserade sedan DNA från de cirka 1 850 insamlade proverna, jämförde dessa sekvenser med andra i sina egna samlingar och offentliga databaser och beräknade deras förhållanden, åldrar, geografiska ursprung och förfädermiljöer.

Det första slående resultatet är att de flesta av de undersökta montanorganismerna är relativt unga. De började specificera under de senaste 6 miljoner åren, efter, eller samtidigt som uppförandet av berget de bor. Till skillnad från de forntida varelserna som finns på ett avlägset tropiskt berg i Arthur Conan Doyle's roman The Lost World , tyder denna upptäckt på ett nytt ursprung för montanarter över livets domäner och stöder den senaste specifikationen som dokumenterats för alpina växter på flera kontinenter 4 .

Den andra stora upptäckten är det dubbla ursprunget för montanorganismer (fig. 1). Några av arterna, särskilt de som finns på Kinabalu-fjällen, har sina närmaste släktingar utanför Borneo. Deras förfäder var ofta bra på att sprida sig, till exempel växter eller svampar som producerade stora mängder ljusa frön eller sporer som kunde transporteras med vinden. Andra arter - ungefär dubbelt så många - härrör från lokala förfäder i lägre höjder på samma ö. Platsen för Mount Kinabalu, omgiven av en ytterst mångfaldig tropisk skog vid korsningen mellan Asien och Oceanien, två regioner som har sin egen distinkta fauna och flora, gav uppenbarligen berget en rik initial bestånd för utvecklingen av dess unika biologiska mångfald.

Image

Isolerade tropiska berg innehåller generellt höga nivåer av artsrikedom och endemicitet (artens unikhet). Merckx et al . 2 visar att en stor del av endemiska arter (indikerade av asterisker) på berget Kinabalu i Borneo härstammar från linjer som tidigare fanns på ön (pilbredd återspeglar det relativa antalet identifierade fall; visade organismer är endast vägledande). Endast några av dessa lokalt rekryterade arter har anpassat sig till olika vegetationszoner. Däremot har vissa arter, särskilt de som finns i höga höjder, sitt ursprung i liknande vegetationszoner på andra bergskedjor utanför Borneo, eller i lägre höjder i tempererade regioner, och har kommit med spridning på lång avstånd. (Observera att vegetationszoner på bergskedjor vanligtvis är på högre höjder än på isolerade berg, på grund av värmehållning och vindskuggning.) De flesta av dessa invandrarlinjer har då genomgått lokal specifikation. Evolutionshistorien för Mount Kinabalus biologiska mångfald exemplifierar samspelet mellan spridning, anpassning och specifikation för att skapa bergens biologisk mångfald.

Bild i full storlek

Slutligen visar författarnas analys en övergripande roll för nischkonservatism - tendensen för organismer att behålla sina miljöpreferenser under evolutionär tid. Detta resultat är uppenbart både från invandraren och de lokala linjerna som gav upphov till Mount Kinabalus biologiska mångfald. De flesta av de förfäderna arterna anpassades redan till svala förhållanden, antingen i tempererade regioner eller i andra bergsmiljöer. Till och med linjerna som 'klättrade upp' Mount Kinabalu förblev ofta i samma breddefinerade vegetationszon. Nischkonservatismen och föranpassningen som visats för invånarna i detta tropiska berg är i linje med tidigare fynd över södra halvklotet 5 och med observerade mönster för växtrörelse till kalla miljöer runt om i världen 6 .

Merckx och kollegas studie ger därmed ett läroböckexempel på hur biologisk mångfald har sitt ursprung i samspelet mellan långväga spridning och lokal rekrytering, följt av anpassning och specifikation genom interaktion med förändringar i landskap, klimat och miljö 7 . Dess begränsningar delas med andra studier som är baserade på levande organismer och nuvarande artsfördelning. Biologiska undersökningar provar bara en bråkdel av ett ekosystems totala biologiska mångfald, och stora organismer som finns på lättillgängliga platser är normalt överrepresenterade. Dessutom är uppskattningar av speciationhändelser, geografisk historia och nischkonservatism erhållna från fylogenetiska träd benägna att stora felintervall och många antaganden och bortser i stor utsträckning från de förvirrande effekterna av utrotning. Integrationen av nyare och tidigare data - från DNA, fossiler och miljö- och geologiska proxy - skulle kunna avhjälpa dessa brister 8, men sådana uppgifter är fortfarande knappa eller inte tillgängliga.

Mycket skulle kunna erhållas genom att tillämpa Merckx och kollegors hela gemenskapssyn på andra system runt om i världen. Förutom att öka vår grundläggande kunskap om mångfalden och spridningsmönstret för arter, skulle sådana eko-evolutionära studier belysa varför vissa regioner är mycket mer biologisk mångfald än andra. En bättre förståelse av det förflutna kan också åtminstone till viss del hjälpa forskare att hantera nutiden och förutsäga framtiden. Med exempel på klimatförändringar kan evolutionära studier hjälpa till att informera oss om artens och ekosystemens motståndskraft 9 . De kan också hjälpa till att fastställa bergens roll som potentiella reservoarer av biologisk mångfald, eftersom montanarter behöver flytta bara korta avstånd för att behålla sin föredragna nisch 10 . Slutligen kan vi behöva ägna mer resurser åt att bevara de naturliga korridorerna som förbinder vegetationszoner längs höjdbackarna om vi ska skydda den biotiska utbytet som rapporterats av Merckx et al . Och därmed förbättra vårt skydd av världens unika och rika bergsdiversitet.

anteckningar

  1. 1.

    Se alla nyheter och åsikter

kommentarer

Genom att skicka en kommentar samtycker du till att följa våra villkor och gemenskapens riktlinjer. Om du finner något missbruk eller som inte överensstämmer med våra villkor eller riktlinjer ska du markera det som olämpligt.