Odkryj tajemnice obfitości gatunków

Wisząca papuga ze Sri Lanki (Lauriculus perellinus) mieszka tylko na Sri Lance. Jest to gatunek bardzo rzadki na całym świecie, co oznacza, że ​​występuje tylko kilka osobników. Źródło: Corey Callahan

Na przestrzeni lat globalne obserwacje różnorodności biologicznej ujawniły potencjalnie spójny wzorzec wskazujący, ile gatunków jest pospolitych, niezwykle rzadkich, a ile mieści się gdzieś pośrodku.

Obserwacje przyrody prowadzone przez stulecie ujawniły spójny wzór… Klasyfikować Liczebność: Chociaż większość gatunków jest rzadka, w dużej mierze nie jest, a kilka jest bardzo pospolitych. W przypadku niektórych dobrze monitorowanych grup gatunków, takich jak ptaki, tak zwane globalne rozkłady liczebności gatunków zostały całkowicie ujawnione.

Jeśli chodzi o inne grupy gatunków, takie jak owady, zasłona pozostaje częściowo nieuniesiona. Takie wnioski opublikował międzynarodowy zespół badaczy pod przewodnictwem Niemieckiego Centrum Integracyjnych Badań nad Różnorodnością Biologiczną (iDiv), Uniwersytetu Martina Luthera w Halle-Wittenberg (MLU) i Uniwersytetu Florydy (UF). Ekologia i ewolucja przyrody. Badanie pokazuje, jak ważne jest monitorowanie różnorodności biologicznej, aby odkryć liczebność gatunków na Ziemi i zrozumieć, jak się one zmieniają.

„Kto może wyjaśnić, dlaczego jeden gatunek ma szeroki zasięg i jest tak liczny, oraz dlaczego inny podobny gatunek ma wąski zasięg i jest rzadki?” Pytanie to postawił Karol Darwin w swojej przełomowej książce O pochodzeniu gatunków, opublikowanej ponad 150 lat temu. Powiązanym wyzwaniem jest zrozumienie liczby pospolitych (licznych) gatunków i liczby gatunków rzadkich, co nazywa się globalnym rozkładem liczebności gatunków (gSAD).

Tygrys (Tygrys Bardus) Jest to gatunek rzadki lub średni. Źródło: Corey Callahan

W ubiegłym stuleciu zaproponowano dwa główne modele gSAD: R.A. Fisher, statystyk i biolog, zaproponował, że większość gatunków jest bardzo rzadka i że liczba gatunków maleje w stosunku do gatunków bardziej powszechnych (tzw. model serii log ). Z kolei F. W. Preston, inżynier i ekolog, argumentował, że tylko kilka gatunków jest w rzeczywistości bardzo rzadkich, a większość gatunków charakteryzuje się średnim poziomem powszechności (tzw. model lognormalny). Jednak do tej pory, pomimo dziesięcioleci badań, naukowcy nie znali modelu opisującego prawdziwy gSAD planety.

Rozwiązanie tego problemu wymaga ogromnych ilości danych. Autorzy badania wykorzystali dane z Globalnego Systemu Informacji o Różnorodności Biologicznej (GBIF) i pobrali dane reprezentujące ponad 1 miliard obserwacji gatunków na wolności w latach 1900–2019.

„Baza danych GBIF jest doskonałym źródłem wszelkiego rodzaju badań związanych z różnorodnością biologiczną, zwłaszcza że gromadzi dane zebrane od naukowców zawodowych i obywateli z całego świata” – mówi pierwszy autor, dr Corey Callahan. Rozpoczął naukę pracując w iDiv i MLU, a obecnie pracuje na UF.

Globalny rozkład liczebności gatunków (gSAD) został w pełni ujawniony w przypadku ptaków i wykazuje potencjalnie globalny wzorzec: istnieje kilka bardzo rzadkich gatunków, takich jak papuga wisząca ze Sri Lanki, wiele rzadkich gatunków, takich jak jastrząb północny, oraz kilka gatunków pospolitych jak wróbel domowy. Wzór ten został po raz pierwszy zaproponowany przez F. W. Prestona w 1948 roku. Źródło: Gabriel Rada (ilustracja), Corey Callahan (zdjęcia)

Callahan i jego koledzy badacze podzielili pobrane dane na 39 grup gatunków, na przykład ptaki, owady czy ssaki. Dla każdego z nich sporządzono globalny rozkład liczebności gatunków (gSAD).

Naukowcy odkryli potencjalnie globalny wzorzec, który pojawia się po pełnym ujawnieniu rozkładu liczebności gatunków: większość gatunków jest rzadka, ale niezbyt rzadka, a tylko kilka gatunków jest bardzo powszechnych, jak można by się spodziewać w modelu lognormalnym. Jednak naukowcy odkryli również, że zasłona została całkowicie podniesiona jedynie w przypadku kilku grup gatunków, takich jak sagowce i ptaki. W przypadku wszystkich pozostałych grup gatunków dane nie są jeszcze wystarczające.

„Jeśli nie masz wystarczających danych, można odnieść wrażenie, że większość gatunków jest zbyt rzadka” – mówi główny badacz, profesor Henrique Pereira, szef grupy badawczej w iDiv i MLU. „Ale dodawanie coraz większej liczby obserwacji obraz się zmienia. Zaczynasz dostrzegać, że w rzeczywistości istnieje więcej rzadkich gatunków niż bardzo rzadkich. Tę zmianę można zobaczyć w przypadku sagowców i ptaków, porównując obserwacje gatunków od 1900 roku, kiedy dostępne były dane Less, z najbardziej kompleksowymi obserwacjami gatunków, jakie mamy dzisiaj. To niezwykłe: wyraźnie widzimy zjawisko ujawnienia całego rozkładu liczebności gatunków, zgodnie z przewidywaniami Prestona kilkadziesiąt lat temu, ale dopiero teraz wykazane w skali całą planetę.

„Chociaż prowadzimy obserwacje od dziesięcioleci, odkryliśmy tylko kilka grup gatunków” – mówi Callahan. „Przed nami jeszcze długa droga. Jednak dla mnie Globalny System Informacji o Różnorodności Biologicznej i udostępnianie danych naprawdę stanowią przyszłość badań i monitorowania różnorodności biologicznej.”

Wyniki nowego badania pozwalają naukowcom ocenić stopień wykrywania gSAD w różnych grupach gatunków. Pozwala to odpowiedzieć na inne od dawna zadawane pytanie badawcze: ile istnieje gatunków? Badanie to wykazało, że chociaż w przypadku niektórych grup, takich jak ptaki, rozpoznano prawie wszystkie gatunki, nie dotyczy to innych taksonów, takich jak owady i ptaki. Głowonogi.

Naukowcy uważają, że ich odkrycia mogą pomóc odpowiedzieć na pytanie Darwina dotyczące tego, dlaczego niektóre gatunki są rzadkie, a inne powszechne. Odkryty globalny wzorzec może wskazywać na ogólne mechanizmy ekologiczne lub ewolucyjne regulujące występowanie i rzadkość gatunków.

W miarę przeprowadzania kolejnych badań ludzie w dalszym ciągu zmieniają powierzchnię planety i liczebność gatunków, na przykład zmniejszając pospolitość pospolitych gatunków. Komplikuje to zadanie badaczy: muszą zrozumieć nie tylko naturalną ewolucję liczebności gatunków, ale także to, w jaki sposób wpływ człowieka jednocześnie zmienia te wzorce. Być może jeszcze długa droga przed nami, zanim ostateczna odpowiedź na pytanie Darwina zostanie udzielona.

Odniesienie: „Odkrywanie globalnego rozkładu liczebności gatunków” autorstwa Coreya T. Callahan, Luis Borda de Agua, Roel van Klink, Roberto Rosi i Henrique M. Pereira, 4 września 2023 r., Ekologia i ewolucja przyrody.
doi: 10.1038/s41559-023-02173-y