Открыта универсальная закономерность изменения численности живых видов

Более чем 100-летние наблюдения в природе выявили универсальную закономерность в изменении численности видов: Большинство видов редки, но не очень, и только несколько видов встречаются очень часто. Эти так называемые глобальные распределения обилия видов полностью раскрылись для некоторых хорошо наблюдаемых групп видов, например, птиц.

Однако для других групп видов, таких как насекомые, завеса остается частично приоткрытой. Таковы выводы международной группы исследователей под руководством немецкого Центра интегративных исследований биоразнообразия (iDiv), Университета Мартина Лютера Галле-Виттенберг (MLU) и Университета Флориды (UF), опубликованные в журнале Nature Ecology and Evolution. Исследование демонстрирует, насколько важен мониторинг биоразнообразия для выявления численности видов на планете Земля и понимания того, как она меняется.

Кто может объяснить, почему один вид имеет широкий ареал обитания и очень многочислен, а другой вид-союзник имеет узкий ареал и редок? Этим вопросом задался Чарльз Дарвин в своей новаторской книге «Происхождение видов», опубликованной более 150 лет назад. С этим связана задача понять, сколько видов являются обычными (многочисленными), а сколько — редкими, так называемое глобальное распределение обилия видов (gSAD).

В прошлом веке были предложены две основные модели gSAD: Р.А. Фишер, статистик и биолог, предположил, что большинство видов очень редки и что число видов уменьшается для более распространенных видов (так называемая модель log-series). С другой стороны, инженер и эколог Ф. В. Престон утверждал, что лишь немногие виды действительно очень редки, а большинство видов имеют некоторый промежуточный уровень распространенности (так называемая логнормальная модель). Однако до сих пор, несмотря на десятилетия исследований, ученые не знали, какая из моделей описывает истинный gSAD планеты.

Решение этой проблемы требует огромного количества данных. Авторы исследования использовали данные Глобального информационного фонда биоразнообразия (Global Biodiversity Information Facility, GBIF) и загрузили данные, представляющие более 1 млрд. наблюдений видов в природе с 1900 по 2019 год.

База данных GBIF — это потрясающий ресурс для всевозможных исследований в области биоразнообразия, особенно потому, что она объединяет данные, собранные как профессиональными, так и гражданскими учеными по всему миру, — говорит первый автор исследования д-р Кори Каллаган. Он начал исследование, работая в iDiv и MLU, а в настоящее время работает в UF.

Каллаган и его коллеги разделили загруженные данные на 39 групп видов, например, птиц, насекомых или млекопитающих. Для каждой из них они составили соответствующее глобальное распределение обилия видов (gSAD).

Исследователи обнаружили потенциально универсальную закономерность, которая проявляется при полном раскрытии распределения видового изобилия: Большинство видов являются редкими, но не очень редкими, и только несколько видов встречаются очень часто, как и предсказывает логнормальная модель. Однако исследователи также обнаружили, что завеса была полностью снята только для нескольких групп видов, таких как цикадовые и птицы. Для всех остальных групп видов данных пока недостаточно.

При недостатке данных создается впечатление, что большинство видов очень редки, — говорит старший автор работы профессор Энрике Перейра, руководитель исследовательской группы в iDiv и MLU.

Но при добавлении все большего числа наблюдений картина меняется. Вы начинаете видеть, что редких видов на самом деле больше, чем очень редких. Это можно увидеть на примере цикадовых и птиц, если сравнить наблюдения за видами, сделанные в 1900 году, когда было меньше данных, с более полными наблюдениями за видами, которые мы имеем сегодня.

Это завораживает: мы ясно видим явление раскрытия полного распределения обилия видов, предсказанное Престоном несколько десятилетий назад, но только сейчас продемонстрированное в масштабах всей планеты.

Несмотря на то, что мы регистрировали наблюдения в течение десятилетий, мы приоткрыли завесу лишь для нескольких групп видов, — говорит Каллаган.

Нам еще предстоит пройти долгий путь. Но GBIF и обмен данными, на мой взгляд, действительно представляют собой будущее исследований и мониторинга биоразнообразия.

Результаты нового исследования позволяют ученым оценить, насколько полно раскрыты gSADs для различных групп видов. Это позволяет ответить на еще один давний исследовательский вопрос: Сколько всего существует видов? Исследование показало, что если для некоторых групп, например птиц, идентифицированы почти все виды, то для других таксонов, таких как насекомые и головоногие моллюски, это не так.

Исследователи считают, что полученные ими результаты могут помочь ответить на вопрос Дарвина о том, почему одни виды встречаются редко, а другие — часто. Обнаруженная ими универсальная закономерность может указывать на общие экологические или эволюционные механизмы, определяющие распространенность и редкость видов. Пока ведутся дальнейшие исследования, человек продолжает изменять поверхность планеты и численность видов, например, делая обычные виды менее распространенными. Это усложняет задачу исследователей: Необходимо не только понять, как происходит естественная эволюция численности видов, но и то, как антропогенное воздействие одновременно изменяет эти закономерности. Возможно, до окончательного ответа на вопрос Дарвина еще далеко.

04.09.2023