Гипотеза эволюционного дисбаланса подтверждает идею Дарвина об инвазивных видах
Исследователи Доу Сакс (Брауновский университет) и Джейсон Фридли (Сиракьюсский университет) предложили не новую идею для объяснения успеха инвазивных видов. Её первым сформулировал Чарльз Дарвин. Новизна их Гипотезы эволюционного дисбаланса (Evolutionary Imbalance Hypothesis, EIH) в том, что они проверили её с помощью количественных данных. Результаты, подтверждающие гипотезу, опубликованы в Global Ecology and Biogeography.
Суть EIH: виды из регионов с более глубокой и разнообразной эволюционной историей с большей вероятностью станут успешными захватчиками в регионах с менее глубокой и разнообразной историей. Чтобы предсказать вероятность инвазивности, экологи могут количественно оценить дисбаланс между эволюционными историями «донорного» и «реципиентного» регионов.
Идея Дарвина (1859 г.) заключалась в том, что чем больше испытаний прошли виды региона в своей эволюции, тем более устойчивыми они окажутся в новых условиях. По мнению Сакса и Фридли, объяснительная сила EIH говорит о том, что при анализе инвазивности экологи должны учитывать исторический эволюционный дисбаланс наряду с другими факторами.
Доказательства для EIH
Чтобы превратить идею Дарвина в проверяемую гипотезу, потребовалось найти способ её количественной оценки. Исследователи использовали в качестве подходящего показателя филогенетическое разнообразие (phylogenetic diversity, PD) — индекс, отражающий количество уникальных эволюционных линий, развившихся в регионе за время его истории.
Они протестировали EIH на примере растений. Используя базы данных по видам растений из 35 регионов мира, они оценили их успех в трёх хорошо изученных «реципиентных» регионах: Восточной Северной Америке, Чешской Республике и Новой Зеландии.
Результат: во всех трёх регионах чем выше был PD родного региона вида, тем выше была вероятность, что этот вид станет инвазивным на новом месте. Эффект различался по силе, но статистически был очевиден: растения, «закалённые» в жёстких эволюционных условиях, лучше пробивались в новые регионы, чем виды из более «наивных» в эволюционном плане областей.
Второй тест EIH был проведён на животных, на примере смешения морских фаун после открытия каналов. Гипотеза предсказывает, что дисбаланс эволюционной устойчивости позволит более богатому видами региону доминировать на менее разнообразной стороне канала сильнее, чем можно было бы ожидать от простого случайного смешения.
- Суэцкий канал: огромное эволюционное разнообразие Красного моря и Индийского океана по сравнению со Средиземным морем и Атлантикой привело к подавляющему потоку видов на север, через канал.
- Эри-канал и Панамский канал: эволюционный дисбаланс между соединяемыми сторонами был невелик (Панамский канал соединяет пресноводные бассейны Атлантики и Тихого океана, которые экологически схожи). Как и предсказывает EIH, здесь наблюдался более сбалансированный обмен инвазивными видами.
Практическое применение
EIH не предсказывает успех отдельного вида в конкретном вторжении. Однако она позволяет менеджерам экосистем оценивать относительный риск инвазивности на основе эволюционной истории их экосистемы и других регионов.
Например, для официальных лиц, отвечающих за исторически изолированные экосистемы (например, острова), это означает, что следует больше опасаться импорта видов из одних частей мира, чем из других.
Сакс отмечает, что не все инвазии плохи. Новые виды могут лучше выполнять некоторые экосистемные услуги (например, контролировать эрозию), если смогут прижиться. EIH может помочь оценить, способна ли новая волна потенциальных захватчиков изменить функционирование экосистемы в лучшую или худшую сторону.