'Горные перевалы выше в тропиках' — различные климатические толерантности играют ключевую роль в эволюции видов

В тропическом климате животные и растения не приспособлены к выживанию при отрицательных температурах. В таких местах, как Скалистые горы, где температуры могут подниматься выше 38°C и опускаться ниже нуля, виды более выносливы.

Эти различные климатические толерантности играют решающую роль в эволюции видов. Исследование Университета штата Колорадо (CSU) дает новое понимание этой давней концепции биоразнообразия.

Исследование, проведенное биологами CSU, показывает, что популяции насекомых в тропиках демонстрируют большее количество различных видов, чем в Скалистых горах. Но различия между этими видами состоят из тонких генетических особенностей, не видимых глазу. Это так называемые криптические виды — внешне идентичные, но генетически различные.

Исследование подтверждает классическую теорию 1960-х годов, согласно которой «горные перевалы выше в тропиках». Это означает, что тропические горные перевалы являются более сильным барьером для расселения организмов, чем перевалы умеренной зоны на сопоставимых высотах. Исследователи CSU обнаружили, что эта видовая дифференциация более тонкая — криптическая — чем считалось ранее.

Исследование, опубликованное 15 июня в Proceedings of the Royal Society London B - Biological Sciences, будет представлено на печатной обложке журнала. Ведущий автор — аспирант Брайан Гилл. Он возглавлял полевую группу, которая исследовала водоразделы в Скалистых горах Колорадо и в отдаленных Эквадорских Андах, чтобы собрать и проанализировать тысячи поденок на сопоставимых высотах. Поденки — распространенные водные насекомые, играющие ключевую роль в пищевых сетях рек.

Сравнивая образцы поденок из Скалистых гор и Анд, исследователи выявили более высокое видовое богатство в Эквадоре, чем в Колорадо. Эта разница коренится в высоком уровне скрытого тропического разнообразия. Они использовали генетический анализ — ДНК-баркодирование — чтобы выявить эти тонкие видовые различия, которые не были бы очевидны при использовании стандартной таксономии.

Фактически, стандартные таксономические методы показывали бы большее обилие видов поденок в Колорадо. Но тонкие молекулярные различия, выявленные ДНК-анализом, сместили чашу весов в пользу видового богатства тропических поденок.

«Поскольку в тропиках существует высокая климатическая зональность и узкие термические толерантности, у популяций больше возможностей для расхождения и изоляции, что необходимо для видообразования», — объяснил Гилл. Для сравнения, виды умеренного пояса и их толерантность к более широкому диапазону условий приводят к большему потоку генов, что ограничивает количество различных видов, которые могут эволюционировать.

«Мы считаем, что наши результаты могут внести вклад в дискуссию об уязвимости видов и о том, как она варьируется по планете», — сказал Гилл.

Следующим шагом станет лучшее обоснование широтных различий в физиологии и более глубокое понимание того, как виды расселяются. Для последующих исследований ученые продолжат сотрудничество с коллегами из CSU, Корнеллского университета, Университета Небраски-Линкольна, Университета Сан-Франсиско де Кито и Технологического университета Индоамерики.