Rozlúštenie záhady hojnosti druhov

Počas niekoľkých posledných rokov globálne pozorovania biodiverzity odhalili potenciálne konzistentný model naznačujúci, koľko druhov je bežných, extrémne vzácnych alebo spadá niekde medzi.

Viac ako storočie prírodných pozorovaní odhalilo konzistentný vzor druhov Početnosť: Zatiaľ čo väčšina druhov je vzácna, nie sú veľmi početné, pričom len niekoľko druhov je extrémne bežných. Tieto takzvané globálne distribúcie abundancie druhov boli úplne odhalené pre niekoľko dobre monitorovaných skupín druhov, ako sú vtáky.

Pre iné skupiny druhov, ako je hmyz, však zostáva záves čiastočne otvorený. Toto sú zistenia medzinárodného tímu výskumníkov pod vedením Nemeckého centra pre integrovaný výskum biodiverzity (iDiv), Univerzity Martina Luthera Halle-Wittenberg (MLU) a Floridskej univerzity (UF), publikované v časopise Nature. Ekológia a evolúcia prírody, Štúdia ukazuje, aké dôležité je monitorovanie biodiverzity pre sledovanie množstva druhov na planéte Zem a pochopenie toho, ako sa menia.

„Kto môže vysvetliť, prečo jeden druh má široký rozsah a je veľmi početný a prečo iný príbuzný druh má obmedzený rozsah a je vzácny?“ Túto otázku položil Charles Darwin vo svojej prelomovej knihe „O pôvode druhov“, ktorá vyšla pred 150 rokmi. Súvisiacou výzvou je pochopiť, koľko druhov je bežných (početných) a koľko je vzácnych, takzvaná globálna distribúcia abundancie druhov (GSAD).

panter (panthera pardus) je prechodný až vzácny druh. Poďakovanie: Corey Callaghan

V minulom storočí boli navrhnuté dva hlavné modely GSAD: RA Fisher, štatistik a biológ, navrhol, že väčšina druhov je veľmi vzácna a že počet druhov u bežnejších druhov klesá (takzvaný model log-série). Na druhej strane FW Preston, inžinier a ekológ, tvrdil, že len niekoľko druhov je skutočne veľmi vzácnych a že väčšina druhov má určitú strednú úroveň podobnosti (takzvaný log-normálny model). Avšak až doteraz a napriek desaťročiam výskumu vedci nevedeli, ktorý model opísal skutočný GSAD planéty.

Riešenie tohto problému si vyžaduje veľké množstvo údajov. Autori štúdie použili údaje z Global Biodiversity Information Facility (GBIF) a stiahli údaje predstavujúce pozorovania viac ako 1 miliardy druhov v prírode od roku 1900 do roku 2019.

„Databáza GBIF je úžasným zdrojom pre všetky typy výskumu súvisiaceho s biodiverzitou, najmä preto, že spája údaje zozbierané od profesionálnych a občianskych vedcov z celého sveta,“ hovorí prvý autor Dr Corey Callaghan. Štúdium začal počas práce v iDiv a MLU a teraz pracuje na UF.

Globálna distribúcia abundancie druhov (GSAD) pre vtáky bola úplne odhalená a ukazuje potenciálne univerzálny model: existuje niekoľko veľmi vzácnych druhov ako papagáj visiaci zo Srí Lanky, mnoho vzácnych druhov ako jastrab severský a niekoľko bežných druhov. vrabce domové. Tento vzor prvýkrát navrhol FW Preston v roku 1948. Poďakovanie: Gabrielle Rada (ilustrácia), Corey Callaghan (Foto)

Callaghan a jeho kolegovia výskumníci rozdelili stiahnuté údaje do 39 skupín druhov, napríklad vtákov, hmyzu alebo cicavcov. Pre každý zostavili zodpovedajúcu globálnu distribúciu abundancie druhov (GSAD).

Výskumníci odhalili potenciálne univerzálny vzor, ​​ktorý sa objaví, keď sa úplne odhalí distribúcia hojnosti druhov: väčšina druhov je vzácna, ale nie veľmi vzácna a len niekoľko druhov je veľmi bežných, ako v log-normálnom modeli. Vedci však tiež zistili, že len niektorým skupinám druhov, ako sú cykasy a vtáky, bol závoj úplne odstránený. Pre všetky ostatné skupiny druhov sú údaje stále nedostatočné.

„Ak nemáte dostatok údajov, zdá sa, že väčšina druhov je veľmi vzácna,“ hovorí hlavný autor profesor Henrique Pereira, vedúci výskumu v iDiv a MLU. „Ale pridávanie ďalších a ďalších pozorovaní mení obraz. Začnete vidieť, že v skutočnosti existuje viac vzácnych druhov ako veľmi vzácnych druhov. Túto zmenu pre cykasy a vtáky môžete vidieť pri porovnaní pozorovaní druhov v roku 1900, keď bolo k dispozícii menej údajov, s rozsiahlejšími pozorovaniami druhov, ktoré máme dnes. To je fascinujúce: môžeme jasne vidieť fenomén odhaľovania úplného rozdelenia hojnosti druhov, ako ho pred niekoľkými desaťročiami predpovedal Preston, ale až teraz demonštrovaný v rozsahu celej planéty.

„Aj keď pozorovania zaznamenávame už desaťročia, oponu sme zdvihli len pre niekoľko skupín druhov,“ hovorí Callaghan. „Máme pred sebou ešte dlhú cestu. Ale GBIF a zdieľanie údajov pre mňa skutočne predstavujú budúcnosť výskumu a monitorovania biodiverzity.“

Zistenia novej štúdie umožňujú vedcom posúdiť, do akej miery je GSAD vystavený rôznym skupinám druhov. To umožňuje odpovedať na ďalšiu dlhodobú výskumnú otázku: koľko druhov existuje? Táto štúdia ukazuje, že zatiaľ čo pre niektoré skupiny, ako sú vtáky, boli identifikované takmer všetky druhy, nie je to tak v prípade iných organizmov, ako je hmyz a iné druhy. hlavonožce,

Vedci veria, že ich zistenia by mohli pomôcť odpovedať na Darwinovu otázku, prečo sú niektoré druhy zriedkavé a iné bežné. Univerzálne vzorce, ktoré našli, môžu poukazovať na všeobecné ekologické alebo evolučné mechanizmy, ktoré riadia bežnosť a vzácnosť druhov.

Zatiaľ čo sa vykonáva ďalší výskum, ľudia naďalej menia povrch planéty a početnosť druhov, napríklad tým, že bežné druhy sú menej bežné. To komplikuje úlohu výskumníkov: Potrebujú pochopiť nielen to, ako sa množstvo druhov prirodzene vyvíja, ale aj to, ako ľudské vplyvy súčasne menia tieto vzorce. K konečnej odpovedi na Darwinovu otázku môže byť ešte dlhá cesta.

Odkaz: „Odhalenie globálneho distribúcie hojnosti druhov“ od Coreyho T. Callaghana, Luisa Borda-de-Agua, Roela van Klinka, Roberta Rosiho a Henriqueho M. Pereiru, 4. septembra 2023, Ekológia a evolúcia prírody,
DOI: 10.1038/s41559-023-02173-y