Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Элементы": новости науки

Подписаться Бесплатная «Золотая» новостная рассылка Подписчиков 12.995 RSS
←   Октябрь 2006   →
 1
 2
02.10.2006
08:40:24
16:20:40
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
13.10.2006
12:57:40
17:56:36
14
15
16
17
18
18.10.2006
17:43:11
20:08:22
19
20
21
22
23
23.10.2006
15:26:53
15:39:33
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://elementy.ru
Открыта: 09-05-2006

Автор
Редакция сайта "Элементы"

Статистика

12.995 подписчиков
-1 за неделю
←   Все выпуски   →

Тропики - колыбель эволюции и ее музей


«Хронология далекого прошлого»

Хронология далекого прошлого

18 тысяч лет назад...
330 миллионов лет назад...
Откуда берутся эти цифры? Насколько им можно доверять?

Статья доктора биологических наук Александра Маркова открывает на «Элементах» раздел Методология науки

Тропики — колыбель эволюции и ее музей

12.10.2006

Тропические моллюски гораздо разнообразнее холодноводных. Так было всегда (фото с сайта www.richard-seaman.com)
Тропические моллюски гораздо разнообразнее холодноводных. Так было всегда (фото с сайта www.richard-seaman.com)

Американские ученые-эволюционисты ответили на вопрос, почему в тропиках так много видов животных и растений, а в умеренных широтах мало. С помощью фактов и очень аккуратных расчетов они показали, что в тропиках видообразование идет гораздо интенсивнее, чем в умеренной и холодной зонах. Результирующий разрыв разнообразия еще больше увеличивается за счет низкой скорости вымирания в тропиках. Из-за конкурентного вытеснения некоторые из тропических видов со временем перемещаются в высокие широты, где конкуренция заметно ниже. Так работает «экваториальная помпа» — механизм, ответственный за загадочную неравномерность видового разнообразия в низких и высоких широтах.

На страницах журнала Science трое известнейших американских эволюционистов Дэвид Яблонски (David Jablonski), Каустув Рой (Kaustuv Roy) и Джеймс Валентайн (James W. Valentine) из Университетов Чикаго, Беркли и Сан-Диего, рассуждают о плацдарме эволюции. Вот уже не меньше века — с тех пор как ученые затеяли инвентаризацию земного биологического разнообразия — существует загадка тропиков: Почему в тропиках видов так много, а в высоких широтах мало? Причем, судя по палеонтологическим данным, так было всегда, а не только в н! аши дни.

Вариантов ответов тут может быть много, включая и плохую изученность той или иной флоры или фауны, разную степень сохранности ископаемого материала из тропических и умеренных зон. Вместе с тем здравый смысл и научная интуиция заставляют признать, что это глобальное явление, а не артефакт, и его следует объяснять объективными причинами, связанными с эволюцией видов и сообществ. Поэтому обычно многочисленность тропических видов находит два наиболее вероятных объяснения: либо тропики — это колыбель эволюции, либо это ее музей. Колыбелью эволюции тропики можно назвать, если там идет более интенсивное, чем в холодных зонах, видообразование, а тропическим музеем — если там снижена скорость вымирания.

С момента опубликования в 1974 году (G. L. Stebbins. "Flowering Plants: Evolution above the Species Level". Belknap, Cambridge, MA, 1974) эти две знаменитые гипотезы ожидали проверки фактическими данными. Казалось бы, что тут сложного: взять палеонтологическую летопись, да и сравнить, какие виды, роды и семейства появлялись и вымирали в тропиках и в высоких широтах. Однако палеонтологическая летопись гораздо менее надежна, чем учет в загсах и паспортных столах, поэтому в суммарных подсчетах разнообразия будет такое число ошибок, какого не стерпит научный скептицизм.

Только сейчас палеонтологам удалось накопить по некоторым группам животных достаточное количество надежных данных для подобного анализа. Одна из самых хорошо изученных и надежных во всех отношениях групп — двустворчатые моллюски периода неогена (23 млн лет назад–настоящее время). Для этой группы палеонтологическая летопись признана относительно полной, и можно уверенно оценить ошибку неодинаковой сохранности ракушек в тропиках и умеренной зоне.

Число родов двустворчатых моллюсков в тропиках и во внетропической зоне. Слева (А,С и Е): в тропиках появилось примерно в два раза больше родов, чем во внетропических зонах. Три правые гистограммы (B, D и F) показывают, что большая часть зародившихся в тропиках моллюсков впоследствии расселилась в холодноводные бассейны. Рис. из обсуждаемой статьи в Science
Число родов двустворчатых моллюсков в тропиках и во внетропической зоне. Слева (А,С и Е): в тропиках появилось примерно в два раза больше родов, чем во внетропических зонах. Три правые гистограммы (B, D и F) показывают, что большая часть зародившихся в тропиках моллюсков впоследствии расселилась в холодноводные бассейны. Рис. из обсуждаемой статьи в Science

Расчеты показали, что скорость появления видов и родов двустворок в тропиках как минимум в два раза выше, чем в высоких широтах. Это можно увидеть на приведенной диаграмме. Какова же была судьба этих зародившихся в тропиках видов? Некоторые виды вымерли. Скорость вымирания двустворок в тропиках примерно в три раза ниже, чем в высоких широтах (в течение неогена вымерло 30 тропических родов и 107 внетропических и космополитных, и это при том, что суммарное число родов в тропиках всегда было выше). Другие виды и роды откочевали в высокие широты: из всех зародившихся в тропиках видов и родов таких непосед оказалось 75%. В результате среди современных двустворок, населяющих холодные воды, большинство имеет тропическое происхождение, а по геологическому возрасту двустворчатые жители приполярных океанов в среднем гораздо старше своих современных тропических сородичей.

Таким образом, вырисовывается следующая картина развертывания эволюционных событий. В тропиках идет интенсивное видообразование. Конкурентная борьба и изменения климата гонят тропических уроженцев осваивать холодные воды. В холодной зоне вымирание идет относительно быстро, но приток новых поселенцев с лихвой компенсирует это вымирание. Оказалось, что тропики являются одновременно и колыбелью, и музеем эволюции. Это постоянно работающая помпа, перекачивающая виды из теплого пояса в холодный. Как пишут авторы статьи, «это исследование не является чисто академическим размышлением. Оно ясно показывает, какие катастрофические последствия может иметь потеря тропического разнообразия в долговременной перспективе».

Публикация в одном из самых авторитетных журналов, каким является Science, доказывает и новизну, и актуальность исследования. Тем интереснее было бы узнать публике и авторам статьи об исследованиях Сергея Викторовича Мейена (1935-1987), одного из самых уважаемых российских палеонтологов. Еще в 80-е годы прошлого столетия С. В. Мейен разработал модель экваториальной помпы, обосновав ее надежными примерами и расчетами по палеоботаническим материалам (см. Мейен С.В. Сравнение темпов и форм эволюции высших растений в экваториальных и внеэкваториальных биотах геологического прошлого // Макроэволюция. Под ред. А. Л. Яншина. М.: Наука, 1984а. С. 157–158.) Со времени работ Мейена модель экваториальной помпы стала основой многочисленных российских исследований по биогеографии и эволюции. Можно сказать, что наконец параллельные исследования русских и амер! иканских ученых пересеклись в одной точке. И это в целом вполне соответствует геометрии Лобачевского и доказывает, что российские и американские ученые все же живут и работают на одном земном шаре.

Источник: David Jablonski, Kaustuv Roy, James W. Valentine. Out of the Tropics: Evolutionary Dynamics of the Latitudinal Diversity Gradient // Science, 2006, V. 314. P. 102-106.

См. также:
О модели экваториальной помпы в исследованиях российских авторов (см. «фитоспрединг»).
Почему в тропическом лесу так много видов насекомых?, «Элементы», 06.09.2006.

Елена Наймарк

Эта новость на «Элементах»
 

Предыдущие новости

12.10 Для чего медузам сложные глаза?

Кубомедузы отличаются активным охотничьим поведением и хорошо развитыми камерными глазами, сходными по строению с глазами позвоночных. Однако выяснилось, что фокусное расстояние превышает расстояние до сетчатки, поэтому глаз не может видеть мелких деталей. Тем не менее, похоже, кубомедузы успешно используют такое зрение для решения конкретных задач.

11.10 Доказан скачкообразный характер эволюционного процесса

Анализ «эволюционных деревьев» различных групп организмов показал, что в среднем 22% различий в ДНК возникают во время кратких периодов интенсивного видообразования, а остальные 78% накапливаются постепенно. Скачкообразность эволюции в большей мере свойственна растениям и грибам и в меньшей — животным.

10.10 Новое в науке о знаменитых Hox-генах, регуляторах развития

Принято считать, что дифференцировка основных частей тела у многоклеточного двусторонне симметричного животного происходит в том порядке, в каком располагаются в хромосоме регуляторные Hox-гены. Однако за последнее время генетики выяснили о работе Hox-генов много новых подробностей, не укладывающихся в эту стройную систему.

09.10 Продолжается изучение структуры воды

Тонкий эксперимент однозначно доказал, что кластеры воды обладают большими электрическими дипольными моментами. Попутно выяснилось, что отдельные кластеры не замерзают даже при минус 150 градусах Цельсия. Структура воды становится еще более интересной, чем считалось ранее.

09.10 Будут ли расшифрованы генетические основы разума?

Сравнение геномов человека, шимпанзе и других млекопитающих позволяет выявить всё больше генетических особенностей, отличающих нас от животных. Однако функциональное значение этих отличий пока не установлено. То и дело появляющиеся в СМИ сообщения об обнаружении очередного «ключевого гена, сделавшего нас людьми», явно опережают события.

06.10 Джон Мазер: «Участники "Реликта" получили много ценных результатов, но наши оказались лучше»

Нобелевская премия по физике 2006 года была присуждена за достижения в исследовании космического микроволнового фонового излучения. Об истории этих исследований и их научном значении Алексею Левину рассказал один из двух новоиспеченных Нобелевских лауреатов по физике — Джон Мазер из Центра космических полетов имени Годдарда.

06.10 Колебания метана в атмосфере: человек или природа — кто кого

Содержание в атмосфере метана — одного из важнейших парниковых газов — на протяжении последних 200 лет росло очень быстро, но в конце ХХ века этот рост почему-то замедлился. Большая группа специалистов разных стран пришла к выводу, что это явление временное, вызванное чисто случайным стечением обстоятельств — как природных, так и связанных с деятельностью человека.

04.10 Объявлены лауреаты трех естественнонаучных Нобелевских премий 2006 года

Для авторов научных новостей начало октября — совсем особенное время. По традиции в первые дни этого месяца в Стокгольме объявляются имена очередных лауреатов Нобелевских премий по физиологии и медицине, по физике и по химии — именно в таком порядке. 2006 год, разумеется, не составил исключения.

03.10 Разгадана тайна микроба, не боящегося радиации

Микроб Deinococcus radiodurans способен переносить огромные дозы радиации. Как ему удается «починить» свои четыре хромосомы даже после того, как ионизирующее излучение разорвет их на сотни обрывков, оставалось загадкой. Французские и хорватские микробиологи наконец сумели расшифровать принцип работы репарационной системы дейнококка.
В избранное