Исследование показывает, что Дарвин был изначально прав насчет инвазивных видов

Новым же в «Гипотезе эволюционного дисбаланса» (EIH) Сакса и Фридли является то, что они протестировали ее, используя количественные доказательства, и рапортуют в журнале Global Ecology and Biogeography, что EIH хорошо работает – пишет sciencedaily.com.

Идея EIH такова: Виды из регионов с глубокой и разнообразной эволюционной историей с большей вероятностью могут стать успешными захватчиками в регионах с менее глубокой, менее разнообразной эволюционной историей. Чтобы предсказать вероятность инвазии, экологи могут подсчитать дисбаланс между эволюционными историями регионов «доноров» и «получателей», как Сакс и Фридли демонстрируют на нескольких примерах.

Первоначальной догадкой Дарвина было то, что чем с большим количеством проблем виды региона столкнулись в своей эволюции, тем более устойчивыми они будут в новых условиях.

«Поскольку естественный отбор действует при помощи конкуренции, он приспосабливает жителей каждой местности только по отношению к степени совершенства их соседей», писал Дарвин в 1859 году. Лучше испытанные виды, такие как происходящие из более крупных регионов, рассуждал он, «были, следовательно, усовершенствованы путем естественного отбора и конкуренции до более высокой ступени совершенства или доминирующей власти».

Для Сакса и Фридли объяснительная сила EIH предполагает, что при анализе инвазивности экологи должны добавлять исторический эволюционный дисбаланс к другим факторам, которые они учитывают.

«Биология инвазий хорошо изучена сейчас, но это никогда в ней не упоминалось, хотя Дарвин объяснил это буквально по слогам», говорит Сакс, доцент экологии и эволюционной биологии. «Это, конечно, не было проверено раньше. Мы считаем, что это действительно важная часть истории».

Доказательства EIH

Продвижение представлений Дарвина от идеи до гипотезы требует определения способа проверить их против измеримых доказательств. Идеальные данные должны инкапсулировать размер популяций региона и их разнообразие, относительную стабильность окружающей среды и возраст среды обитания, а также интенсивность конкуренции. Сакс и Фридли нашли подходящего посредника: «филогенетическое разнообразие» (PD), индекс, показывающий, сколько уникальных родов развилось в регионе за время своей эволюции.

«При прочих равных, мы надеемся, что представленные видами с большей численностью или боле долгой эволюционной историей биоты должны с большей вероятностью предоставлять более оптимальное решение данной экологической проблемы, и именно это региональное различие, приближенно описанное параметром PD, позволяет предсказывать глобальные паттерны инвазий», пишут они.

С кандидатом на измерение, они стали тестировать EIH

Используя подробные базы данных по видам растений в 35 регионах мира, они смотрели на относительный успех инвазивности этих видов в трех хорошо документированных пунктах назначения: восточная часть Северной Америки, Чехия и Новая Зеландия.

Они обнаружили, что во всех трех регионах, чем выше PD родного региона вида, тем с большей вероятностью он станет инвазивным в своем новом доме. Величина эффекта варьировала среди трех регионов, которые имеют различные эволюционные истории, но было статистически ясно, что растения, «выкованные» районах со сложными условиями, смогли лучше пробить себе путь в новом регионе, чем растения из эволюционно более благоприятных районов.

Сакс и Фридли провели еще одно тестирование EIH на животных, рассматривая те случаи, когда морские животные, оказывается, смогли смешаться после того, как их ареалы были объединены каналами. EIH предсказывает, что дисбаланс эволюционной устойчивости между сторонами позволил бы доминирование региона с большим видовым разнообразием над менее разнообразным на другой стороне канала даже в большей степени, чем оно обеспечивалось бы просто случайным смешиванием.

Эта идея имеет палеонтологический прецедент. Когда перешеек Берингия стал Беринговым проливом, он предложил морским моллюскам новый полярный путь между Атлантическим и Тихим океанами. Предыдущие исследования показали, что больше видов моллюсков успешно мигрировали из разнообразного Тихого океана в менее разнообразную Атлантику, чем наоборот, и тем в большем количестве, чем большей была их относительная численность.

В новой статье Сакс и Фридли рассмотрели, что произошло с момента открытия Суэцкого канала в Египте, канала Эри в Нью-Йорке и Панамского канала. Значительно большее эволюционное разнообразие в Красном море и Индийском океане по сравнению со Средиземным морем и Атлантикой привело к подавляющим потокам видов к северу через Суэц.

Но эволюционные дисбалансы в Эри и Панамском канале были довольно небольшими (канал Панама соединяет пресноводные дренажи Атлантического и Тихого океанов, которые были намного более экологически похожи, чем океаны), поэтому, как снова предсказывает EIH, там был более ровный баланс вторжения видов через каналы.

Применимые прогнозы

Саксофон и Фридли признают в документе, что EIH не предсказывает единолично успех отдельных видов в конкретных вторжениях. Вместо этого она позволяет менеджерам экосистем оценить относительный риск инвазии на основе эволюционной истории их экосистемы и других регионов. Возьмем, к примеру, должностных лиц, ответственных за состояние дикой природы в исторически изолированной экосистеме, такой как остров.

«Они уже знают, что следует волноваться, но это позволяет предположить, что им следует быть более обеспокоенными импортом из одних частей мира сильнее, чем из других», объясняет Сакс.

Не все вторжения плохи, отмечает Сакс. Новички могут предоставлять некоторые экосистемные услуги – такие, как борьба с эрозией – более умело, если они смогут утвердиться. EIH может помочь в оценке того, склонна ли новая волна потенциального вторжения изменить способ, которым экосистема будет предоставлять свои услуги, к лучшему или худшему.

«Гипотеза может помочь объяснить, почему неместные жители в некоторых случаях могут улучшить функционирование экосистем», сказал Сакс.

Но, возможно, Дарвин уже знал это все.