Полюс цвел, как экватор

Ученым давно известно, что биологическое разнообразие увеличивается от полюсов к экватору — так, в тропиках число видов максимально, а по мере приближения к полюсам оно постепенно убывает. Биологи назвали эту закономерность широтным градиентом разнообразия. На первый взгляд, объяснить закономерность можно очень просто: чем теплее климат, тем более благоприятными являются условия для развития животных и растений. Соответственно, их разнообразие должно быть больше. Тем не менее на самом деле все не так очевидно.

В научных кругах до сих пор спорят о причинах феномена и о том, как широтное разнообразие менялось со временем. Объяснить механизм распределения популяций живых организмов по земному шару могут сохранившиеся окаменелости древних животных.

Сейчас команда ученых из США провела исследование и выяснила, что биоразнообразие не всегда увеличивалось от полюсов к экватору.

С результатами работы можно ознакомиться в престижном научном журнале PNAS.

В ходе исследования ученые из университетов Иллинойса и Миннесоты проанализировали биологическое разнообразие млекопитающих западной части Северной Америки, живших в период от 2 млн до 65,5 млн лет назад (как раз 65,5–66 млн лет назад начался кайнозой — текущая эра геологической истории Земли). Палеонтологи воспользовались палеобиологической базой данных, выложенной на сайте The Paleobiology Database, а затем определили, как в выбранный период времени распределялось биологическое разнообразие в регионе между 25° и 70° северной широты и 180° и 90° западной долготы. Всего ученые проанализировали данные о более чем 27 тыс. ископаемых млекопитающих, обитавших на суше.

В настоящее время расселение млекопитающих на территории Канады, США и Мексики соответствует закону градиента широтного разнообразия. Биологи сравнили текущие данные с распределением млекопитающих на протяжении кайнозойской эры.

В ходе исследования выяснилось, что широтный градиент биоразнообразия сильно менялся на протяжении последних 65,5 млн лет.

В самом начале кайнозоя — эпохи палеоцена — разнообразие видов на полюсах было примерно таким же, как и на экваторе, однако все изменилось 4 млн лет назад.

Именно тогда широтное градиентное разнообразие стало таким же ярко выраженным, как сейчас.

Ранее эта же команда американских ученых обнаружила, что биоразнообразие уменьшалось при приближении к полюсам в периоды с низкой глобальной температурой, то есть в ледниковые периоды. Глобальные потепления же, наоборот, характеризовались отсутствием градиента широтного разнообразия либо максимальным количеством флоры и фауны в умеренных широтах. В течение же палеоцена средняя глобальная температура была на несколько градусов выше, чем современная, именно с этим фактором ученые и связывают отсутствие широтного градиента разнообразия в тот период.

Другая гипотеза связывала отсутствие широтного градиента разнообразия с мел-палеогеновым вымиранием — одним из пяти периодов массовых вымираний, во время которого 65 млн лет назад исчезли динозавры, некоторые морские рептилии, летающие ящеры и моллюски. Опустевшие экологические ниши заняли птицы и млекопитающие.

Некоторые ученые считают, что появление млекопитающих являлось причиной, а не следствием мел-палеогенового вымирания.

Новое исследование показало, что в конце эоцена — второй эпохи палеогенового периода кайнозойской эры — происходило глобальное охлаждение климата, длившееся более 10 млн лет и достигшее кульминации во время антарктического оледенения. В эту эпоху градиент широтного разнообразия был меньше, чем сейчас. В плиоцен и следующий за ним плейстоцен — эпохи, начавшиеся соответственно 5,3 млн и 2,5 млн лет назад, — широтные закономерности становятся похожими на современные.

Вопрос о размере древних популяций крупных млекопитающих Северной и Южной Америки также интересовал палеонтологов из Университета Вайоминга. В исследовании, опубликованном в научном журнале Biology Letters, они пришли к выводу, что современные данные о количестве животных, населявших эти материки, требуют пересмотра.

Большая часть ископаемых останков животных, например мамонтов, мастодонтов, верблюдов, лошадей и гигантских ленивцев, была обнаружена преимущественно в континентальной части США и в Южной Америке. В районах, прилегающих к Берингову проливу, и на Аляске окаменелых останков млекопитающих оказалось гораздо меньше. Это связано с тем, что скорость разрушения окаменелостей зависит от географического положения территории, на которой эти останки находятся. Из-за низких температур и вечной мерзлоты в арктических регионах кости сохраняются дольше, а на южных территориях многие останки могли просто исчезнуть.