Uusi tutkimus paljastaa yhteisen kaavan biologisen monimuotoisuuden järjestäytymisessä globaalilla tasolla, jossa suurin osa lajeista keskittyy tietyille alueille. Tämä löytö voi muuttaa tapaa, jolla suojelemme ja ymmärrämme ekosysteemejä.
Sisällysluettelo
Monissa biodiversiteettikartoissa Keski-Afrikka on merkitty tummanpunaisella värillä, mikä osoittaa lajien erittäin korkean keskittymisen. Muilla alueilla, kuten Pohjois-Euroopassa tai Tyynenmeren itäosassa, sävyt ovat vaaleammat. Nämä kartat eivät vain havainnollista, vaan myös heijastavat säännönmukaisuutta, jonka tiede on juuri vahvistanut: elämä maapallolla ei ole jakautunut sattumanvaraisesti , vaan reagoi pikemminkin säännölliseen organisaatioon , joka toistuu meristä aavikoihin.
Tämä yleinen säännönmukaisuus on perustana tutkimukselle, jonka kansainvälinen tutkimusryhmä on julkaissut Nature Ecology & Evolution -lehdessä. Ryhmää johtaa Rubén Bernaldo-Madrid Umeå yliopistosta. Tämä löytö ei ole intuitio tai teoreettinen ehdotus, vaan empiirinen havainto, joka koskee yli 30 000 maa- ja merilajia kaikilla mantereilla. ”Alueellinen biologinen monimuotoisuus noudattaa universaalia organisaatiota ‘ydinestä siirtymävaiheeseen’, jota ohjaavat yhteiset voimat, jotka vaikuttavat koko elämän puussa ja avaruudessa”, kirjoittavat artikkelin kirjoittajat.
Toistuva säännönmukaisuus koko planeetalla
Tutkimuksen ensimmäinen silmiinpistävä piirre on sen laajuus. Tutkijat analysoivat seitsemän päätaksonomisen ryhmän jakautumista: sammakkoeläimet, merilintujen ulkopuoliset linnut, lentokyvyttömät maalla elävät nisäkkäät, matelijat, merirauskut, sudenkorennot ja puut. Jokaista ryhmää tutkittiin käyttämällä omia levinneisyyskarttoja ja verkostoituvaa lähestymistapaa, mikä mahdollisti biogeografisten alueiden määrittämisen ja lajikoostumuksen arvioimisen kunkin alueen sisällä.
Huolimatta ekologisista, evoluutio- ja liikkuvuuseroista organismien välillä, tekijät havaitsivat yhteisen rakenteen kaikissa analysoiduissa alueissa . Jokainen alue on järjestäytynyt biodiversiteettisen ytimen ympärille – pienelle alueelle, jossa on suurin lajimäärä – ja ulottuu siirtymävyöhykkeille, joissa monimuotoisuus vähenee asteittain. Ryhmän mukaan tämä järjestäytyneiden kerrosten malli heijastaa yleistä vastausta neljän biologisen monimuotoisuuden avaintekijän yhdistelmään: lajirunsaus, endeemisyys, biotooppien päällekkäisyys ja maantieteellinen sijainti .
”Nämä alueet muodostavat järjestäytyneitä kerroksia ytimestä siirtymävyöhykkeisiin”, he kirjoittavat, ”heijastaen biologisen monimuotoisuuden gradientteja ja erilaisia ympäristöolosuhteita”. Toisin sanoen ekosysteemeillä näyttää olevan sisäinen rakenne, joka toistuu kaikkialla maailmassa riippumatta siitä, mitkä eliöt niitä asuttavat.
Ekologisten suodattimien rooli
Tutkimuksessa havaittu säännöllisyys selittyy ekologian käsitteellä ympäristön suodatus . Käsite perustuu yksinkertaiseen ajatukseen: vain lajit, jotka sopeutuvat elinympäristönsä olosuhteisiin, selviävät . Jos alue on liian kuiva, kylmä tai suolainen, vain niihin olosuhteisiin sopeutuneet lajit voivat menestyä. Tämä rajoittaa muiden lajien esiintymistä ja luo tunnistettavan kuvan.
Tämän hypoteesin testaamiseksi kirjoittajat vertasivat kunkin biogeografisen sektorin ekologisia olosuhteita. Tulokset olivat selkeitä: 97,7 % analysoiduista alueista osoitti merkitseviä yhteyksiä tekijöihin kuten lämpötila, sademäärä ja suolapitoisuus . Lisäksi, kun he vertasivat eri sektoreissa esiintyviä lajeja, he huomasivat, että suurin osa eroista selittyi sisäkkäisyydellä: siirtymävyöhykkeiden lajit ovat ydinalueen lajien osajoukko.
”Taksonominen monimuotoisuus johtuu ensisijaisesti sisäkkäisyydestä 77 %:ssa biogeografisista alueista”, he toteavat ja tukevat näin ajatusta, että lajien korvaaminen ei tapahdu sattumanvaraisesti, vaan pikemminkin progressiivisesti ytimestä reuna-alueille.
Tällä mallilla on syvällisiä vaikutuksia ymmärrykseen siitä, miten elämä planeetalla on järjestäytynyt. Keskeiset alueet, jotka kattavat vain 30 % alueen pinta-alasta, ovat usein 90 % sen tyypillisten lajien elinympäristöjä . Näiden keskeisten alueiden suojelu on kirjoittajien mukaan tärkeää globaalin biologisen monimuotoisuuden säilyttämiseksi.
Karttan ulkopuolella: globaalit seuraukset
Havaittu säännönmukaisuus ei vain kuvaa nykyistä biologisen monimuotoisuuden jakautumista, vaan auttaa meitä myös vastaamaan yhteen ekologian tärkeimmistä kysymyksistä: miksi joillakin alueilla elää enemmän lajeja kuin toisilla?
Vastaamaan tähän kysymykseen tutkimus jakaa paikallisen lajirikkauden kolmeen tekijään: alueellisen lajipoolin koko ja tyypillisten ja epätyypillisten lajien jakautuminen. Analysoimalla näitä tekijöitä erikseen tutkijat havaitsivat, että ympäristön valintaprosessit, jotka johtavat ytimestä siirtymiseen, ovat yhtä tärkeitä kuin alueellisen lajiston koko .
Tämä on poikkeama aiemmista malleista, joissa suurin osa monimuotoisuudesta on attribuutiota historiallisille lajien muodostumisen ja leviämisen prosesseille. Tutkijoiden mukaan ”prosessit, jotka ovat vastuussa ytimestä siirtymiseen, voivat olla keskimäärin yhtä tärkeitä kuin alueellisen populaatiokoon vaihtelut”. Toisin sanoen, lajien jakautumisella on yhtä suuri merkitys kuin niiden lukumäärällä.
Lisäksi tämä lähestymistapa mahdollistaa biologisen monimuotoisuuden tulkitsemisen osittain ennustettavissa olevaksi ilmiöksi. Jos alueen ekologiset olosuhteet ovat tiedossa ja sen monimuotoisuuden keskukset on tunnistettu, voidaan ennustaa, mitkä lajit voivat menestyä muilla saman alueen alueilla tai jopa miten ekosysteemit voivat reagoida ilmastonmuutokseen.
Elämän tutkimuksen välineet ja menetelmät
Päästäkseen näihin johtopäätöksiin tiimi käytti matemaattisia verkkoanalyysivälineitä. Erityisesti he käyttivät Infomap-algoritmia, jonka avulla voidaan havaita yhteisöjä suurista tietokannoista. Algoritmia käytettiin biogeografisten alueiden tunnistamiseen, kunkin alueen tyypillisten lajien karakterisointiin ja biologisen monimuotoisuuden avainindikaattoreiden laskemiseen.
Näiden tietojen perusteella suoritettiin klusterianalyysi, jonka avulla kukin maantieteellinen solu voitiin luokitella johonkin seitsemästä yleisestä biogeografisesta sektorista. Nämä luokat heijastavat tiettyjä lajirikkauden, endeemisyyden, maantieteellisen levinneisyyden ja biotan päällekkäisyyden yhdistelmiä. On huomionarvoista, että huolimatta tutkittujen lajiryhmien välisistä suurista eroista, nämä kategoriat toistuvat johdonmukaisesti .
Työhön sisältyi myös herkkyysanalyysi, jolla varmistettiin, että tulokset pysyvät paikkansa muuttuessaan parametreissa, kuten klusterien lukumäärä, maantieteellinen resoluutio tai datan koko. Kaikissa tapauksissa ydin-siirtymä-organisaatio ilmestyi jälleen, mikä vahvistaa johtopäätökset.
Lopuksi kirjoittajat tekivät tilastollisen analyysin arvioidakseen näiden mallien ja ekologisten muuttujien, kuten lämpötilan, sademäärän ja suolapitoisuuden, välistä yhteyttä. Useimmissa tapauksissa he löysivät merkitseviä yhteyksiä, jotka vahvistavat ympäristön roolin luonnollisena suodattimena.
Kompassi biologisen monimuotoisuuden säilyttämiselle
Tieteellisen mielenkiinnon lisäksi tällä tutkimuksella on tärkeä käytännön ulottuvuus: se tarjoaa työkalun biodiversiteetin säilyttämistä koskevan politiikan ohjaamiseen . Jos oletetaan, että tärkeimmät alueet keskittävät suurimman osan biodiversiteetistä, näiden alueiden tulisi olla etusijalla ympäristönsuojelustrategioissa.
Lisäksi ymmärrys biologisen monimuotoisuuden rakenteesta alueilla voi auttaa ennustamaan, mitkä alueet ovat alttiimpia ilmastonmuutokselle tai ihmisen toiminnalle. Esimerkiksi jos siirtymävyöhyke alkaa menettää lajeja, se voi viitata siihen, että läheinen ydin on heikkenemässä tai että ympäristön suodatin on muuttumassa.
Tämäntyyppinen tieto on erityisen arvokasta aikana, jolloin biologinen monimuotoisuus on vähenemässä monissa osissa maailmaa. Tieto siitä, mitä suojella ja miksi, on avain tämän menetyksen pysäyttämiseen , ja tällaiset tutkimukset tarjoavat luotettavan todistusaineiston perusteltujen päätösten tekemiseksi.
