Egy rejtett mintázatra és "egyetemes törvényre" bukkantak, amely a Földön minden életet irányít

A Föld élővilágának sokszínűsége évszázadok óta lenyűgözi a tudósokat, ám mindeddig rejtély maradt, hogy vajon létezik-e valamilyen egyeteme...

Ritka felvétel készült egy medúzáról, ami úgy néz ki, mint egy tűzijáték

Kínában elkezdték építeni az első "erdővárost" a légszennyezés elleni harc jegyében

Egy tasmaniai öböl neonkék fényben ragyogott, köszönhetően a különleges egysejtű planktonoknak

A Föld élővilágának sokszínűsége évszázadok óta lenyűgözi a tudósokat, ám mindeddig rejtély maradt, hogy vajon létezik-e valamilyen egyetemes szabály, amely meghatározza, miként rendeződik el a biodiverzitás bolygónk különböző ökoszisztémáiban.

Egy nemzetközi kutatócsoport most több mint 30 000 faj és hét fő élőlénycsoport adatait elemezve feltárt egy eddig rejtett mintázatot, amely egységes keretbe foglalja a Föld biogeográfiai régióinak élővilágát. Az eredmények, amelyek a Nature Ecology & Evolution folyóiratban jelentek meg, alapjaiban változtathatják meg az ökoszisztémák működéséről alkotott elképzeléseinket, és új irányt mutathatnak a globális természetvédelmi stratégiák számára. (1)

Egy rejtett rend a Föld élővilágában

A kutatók több évtizedes munkával olyan adatbázisokat elemeztek, amelyek kétéltűek, madarak, emlősök, hüllők, szitakötők, fák és ráják globális elterjedését tartalmazzák. Több mint 48 000 földrajzi rácscellát vizsgáltak meg, figyelembe véve a biodiverzitás négy kulcsfontosságú aspektusát: a fajgazdagságot, az endemizmust (egy adott területre jellemző fajok arányát), a fajok elterjedési területének méretét és a bióta átfedését, vagyis más régiókból származó fajok jelenlétét.

Az eredmények egy új, "magtól az átmeneti zónákig" elnevezésű modellt tártak fel, amely szerint minden biogeográfiai régióban létezik egy magterület, ahol a fajok legnagyobb része él, és innen terjednek szét a környező területekre, ám csak egy kisebb részük képes tartósan megmaradni.

"Minden biogeográfiai régióban van egy magterület, ahol a legtöbb faj megtalálható," - magyarázta Dr. Rubén Bernardo-Madrid, az Umeå Egyetem kutatója, a tanulmány vezető szerzője. "Ezek a magterületek optimális feltételeket biztosítanak a fajok túléléséhez és diverzifikációjához, és egyfajta forrásként szolgálnak, ahonnan a biodiverzitás kisugárzik a környező területekre."

A globális mozaik mögött rejlő szabály

A biogeográfusok régóta tudják, hogy a Föld különböző biogeográfiai régiókra oszlik, amelyeket a történelmi elszigeteltség, az éghajlat és az evolúció alakított ki. Az azonban eddig nem volt egyértelmű, hogy a fajok eloszlása ezeken a területeken követ-e valamilyen univerzális mintázatot. A kutatók fejlett klaszterezési technikákat alkalmaztak, és hét különböző típusú területet - úgynevezett biogeográfiai szektorokat - azonosítottak, amelyek világszerte ismétlődnek. Ezek a szektorok egy rendezett átmenetet alkotnak a biodiverzitás magterületeitől, ahol a legtöbb endemikus faj él, az átmeneti zónákig, amelyek kevesebb, gyakran más régiókból származó fajt tartalmaznak.

Ez a "magtól az átmeneti zónákig" mintázat minden biogeográfiai régióban megtalálható, függetlenül attól, hogy trópusi esőerdőről, szavannáról vagy korallzátonyról van szó. A felfedezés azért is figyelemre méltó, mert nemcsak szárazföldi, hanem tengeri ökoszisztémákra, valamint gyors és lassú szaporodású organizmusokra egyaránt érvényes. Ez arra utal, hogy léteznek olyan általános környezeti folyamatok, amelyek világszerte alakítják a biodiverzitást.

A környezeti szűrők szerepe

A kutatók szerint a biodiverzitás eloszlását elsősorban környezeti szűrők határozzák meg. A magterületek általában stabil, erőforrásokban gazdag körülményeket kínálnak, amelyek lehetővé teszik számos endemikus faj fennmaradását. Ezzel szemben az átmeneti zónákban élő fajok többnyire generalisták vagy vándorló fajok, amelyek képesek alkalmazkodni a változó vagy kevésbé kedvező feltételekhez, de kevésbé jellemzőek egy adott régióra.

A tanulmány azt is kimutatta, hogy az átmeneti zónák közötti váltások nem véletlenszerűek. Ehelyett egy rétegzett mintázatot követnek, ahol minden szektor nagy valószínűséggel egy meghatározott szomszédos típusú területhez kapcsolódik, így egy természetes előrehaladást alkotva a biodiverzitás összetételében. Ez a mintázat különböző kontinenseken és taxonómiai csoportokban is konzisztens.

A tudomány a mintázatok mögött

A kutatócsoport egy hálózatalapú megközelítést, az úgynevezett Infomap módszert alkalmazta a biogeográfiai régiók meghatározására és a fajok hozzárendelésére azokhoz a régiókhoz, ahol a legjellemzőbbek. Ez a módszer lehetővé tette a biodiverzitás mérését nemcsak a fajok száma alapján, hanem aszerint is, hogy mennyire reprezentatívak és endemikusak egy adott régióra. Ezt követően átfogó k-means klaszterezési elemzést végeztek, amely hasonló biodiverzitási konfigurációkat csoportosított, így azonosítva a globálisan ismétlődő szektorokat.

Az eredmények hét konzisztens biogeográfiai szektort mutattak, amelyek a fajgazdagság, az endemizmus, az elterjedési terület mérete és a bióta átfedésének egyensúlyát tükrözik. A kutatók számos érzékenységi tesztet is végeztek, figyelembe véve az éghajlatot, a földrajzi tényezőket és az adatok minőségének változásait. Az eredmények azt mutatták, hogy a biodiverzitás szerveződése szorosan kötődik a környezeti gradiensekhez, különösen a hőmérséklethez, a csapadékhoz és az élőhelyek folytonosságához.

A természetvédelem új irányai

A felfedezés azonnali és sürgető következményekkel jár a természetvédelem szempontjából. A hagyományos természetvédelmi stratégiák gyakran a biodiverzitási hotspotokra - a magas fajgazdagságú és endemizmusú területekre - koncentrálnak. Bár ezek védelme továbbra is kulcsfontosságú, a tanulmány arra utal, hogy a teljes spektrum - a magterületektől az átmeneti zónákig - megőrzése elengedhetetlen az ökológiai folyamatok fenntartásához, amelyek a biodiverzitást támogatják.

A kutatás szerint a magterületek általában egy biogeográfiai régió területének csupán 20-30%-át teszik ki, mégis az összes faj akár 90%-át is tartalmazhatják. Ez a sűrűség különösen fontossá teszi őket a természetvédelmi erőfeszítések szempontjából. Ugyanakkor az átmeneti zónák védelme is kulcsfontosságú, mivel ezek biztosítják a fajok közötti kapcsolatokat és az ökoszisztémák stabilitását.

Egy új paradigma a biodiverzitás kutatásában

Évtizedeken át vita tárgya volt, hogy a biodiverzitási mintázatokat helyi, kontextusfüggő tényezők vagy globális, általános szabályok alapján kell-e értelmezni. Ez a kutatás egyértelmű bizonyítékot szolgáltat az utóbbi mellett. A tudósok remélik, hogy eredményeik finomítják a Föld élővilágának szerkezeti megértését, és újragondolásra késztetik a biodiverzitás mérésének, modellezésének és védelmének módjait regionális és globális szinten egyaránt.

A klímaváltozás és az élőhelyek fragmentálódása miatt felgyorsuló biodiverzitásvesztés korában ezek a mintázatok kulcsfontosságúak lehetnek az élővilág jövőjének biztosításához. "A biogeográfiai régiók biodiverzitásának szerveződésére vonatkozó szabály, valamint annak jelentősége a globális fajgazdagság változásainak megértésében, alátámasztja, hogy a magtól az átmeneti zónákig tartó szervezettség alapvető elveket tükröz, amelyek az életet irányítják a Földön," - összegezték a kutatók.

Ez a felfedezés nemcsak a tudományos közösség számára kínál új perspektívát, hanem a természetvédelem gyakorlati alkalmazásában is új utakat nyithat. A biodiverzitás megőrzése érdekében most minden eddiginél fontosabb, hogy megértsük és védjük azokat a folyamatokat, amelyek lehetővé teszik az élet sokszínűségének fennmaradását bolygónkon. (2)

(1) - https://www.nature.com/articles/s41559
(2) - https://thedebrief.org/scientists-discover