За прошедшие годы глобальные наблюдения за биоразнообразием выявили основную закономерность, показывающую, сколько видов являются обычными, чрезвычайно редкими или находятся где-то посередине. Более чем столетние наблюдения за природой выявили устойчивые закономерности в обилии видов: хотя большинство видов редки, они не являются чрезвычайно редкими, и лишь немногие из них очень распространены. Это так называемое глобальное распределение численности видов полностью выявило некоторые хорошо контролируемые группы видов, такие как птицы.
Однако у других групп видов, например у насекомых, часть покрова сохраняется. Это результат исследования международной исследовательской группы под руководством Немецкого центра комплексных исследований биоразнообразия (iDiv), Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге (MLU) и Университета Флориды (UF), и опубликованный в журнале Nature Ecology and Evolution. Это исследование показывает, насколько важен мониторинг биоразнообразия для выявления численности видов на Земле и понимания того, как виды меняются.
«Кто может объяснить, почему один вид широко распространён и многочисленн, а другой родственный вид узко распространён и малочислен?» Чарльз Дарвин задал этот вопрос в своей основополагающей работе «О происхождении видов», опубликованной более 150 лет назад. Связанная с этим задача состоит в том, чтобы узнать, сколько видов является обычным (многочисленным) и сколько редких, так называемое глобальное распределение численности видов (gSAD).
В прошлом веке были предложены две основные модели gSAD: статистиком и биологом Р.А. Фишер предположил, что большинство видов очень редки, а у более распространенных видов число видов постепенно уменьшается (так называемая модель логарифмической последовательности). Инженер и эколог Ф. У. Престон, с другой стороны, утверждал, что лишь несколько видов на самом деле очень редки, причем большинство видов попадает где-то в середину спектра (так называемая логнормальная модель). Однако, несмотря на десятилетия исследований, ученые до сих пор не знали, какая модель может описать истинное gSAD на Земле.
Решение этой проблемы требует большого количества данных. Авторы исследования использовали данные Глобального информационного фонда по биоразнообразию (GBIF) и загрузили наблюдения за более чем 1 миллиардом видов в природе с 1900 по 2019 год.
«База данных GBIF является отличным ресурсом для различных исследований, связанных с биоразнообразием, особенно потому, что она объединяет данные, собранные от профессиональных и гражданских ученых со всего мира», — сказал первый автор Кори Каллаган, доктор философии, который начал исследование, работая в iDiv и MLU, а сейчас работает в UF.
Каллахан и его исследователи разделили загруженные данные на 39 групп видов, таких как птицы, насекомые или млекопитающие. Они составили соответствующие глобальные распределения численности видов (gSAD).
Как только распределение численности видов было полностью раскрыто, исследователи обнаружили лежащую в основе универсальную закономерность: как и предсказывает логнормальная модель, большинство видов редки, но не очень редки, и лишь несколько видов очень распространены. Однако исследователи также обнаружили, что полностью обнаружены только несколько групп видов, таких как саговники и птицы. По всем остальным группам видов данных недостаточно.
Старший автор, профессор Энрике Перейра, руководитель исследовательских групп iDiv и MLU, сказал: «Без достаточного количества данных создается впечатление, что большинство видов очень редки. Но по мере того, как проводится все больше и больше наблюдений, ситуация меняется. Мы обнаруживаем, что на самом деле редких видов больше, чем очень редких». Интересно наблюдать за этими изменениями у саговников и птиц, сравнивая наблюдения за видами 1900 года, когда данных было меньше, с сегодняшними более полными наблюдениями за видами: мы можем ясно видеть полную картину распределения численности видов, предсказанную Престоном несколько десятилетий назад, но подтвержденную по всей планете только сейчас».
«Хотя мы вели наблюдения на протяжении десятилетий, мы обнаружили лишь несколько групп видов», — сказал Каллахан. «Нам еще предстоит пройти долгий путь. Но, по моему мнению, GBIF и обмен данными действительно представляют будущее исследований и мониторинга биоразнообразия».
Результаты нового исследования позволяют ученым оценить, в какой степени gSAD обнаружены у разных групп видов. Это могло бы ответить на еще один давний исследовательский вопрос: сколько существует видов? Исследование показало, что для некоторых групп, таких как птицы, были идентифицированы почти все виды, но это не относится к другим, таким как насекомые и головоногие моллюски.
Исследователи полагают, что их результаты могут помочь ответить на вопрос Дарвина о том, почему некоторые виды редки, а другие распространены. Обнаруженные ими общие закономерности могут указывать на общие экологические или эволюционные механизмы, которые управляют повсеместностью и редкостью видов.
Несмотря на то, что проводятся дополнительные исследования, люди продолжают изменять поверхность Земли и видовое богатство, например, делая обычные виды менее распространенными. Это усложняет задачу исследователей: им необходимо понять не только то, как численность видов развивается естественным путем, но и то, как человеческое влияние одновременно меняет эти закономерности. Возможно, предстоит пройти еще долгий путь, прежде чем мы наконец сможем ответить на вопрос Дарвина.