Сегодня на нашем канале у нас будет тема, связанная даже не с какими-то конкретными вымершими животными, но с любопытными наблюдениями в эволюционной биологии. А именно, эволюцией морских и пресноводных рыб. И, в том числе, об их вымирании. Казалось бы: что же тут интересного? Но именно это является одним из самых парадоксальных явлений в эволюции живой природы. Давайте же разбираться, почему так.
А парадокс заключается в следующем. Как известно, объём мирового океана существенно больше, чем объём пресных вод. В общем-то, пресноводные места обитания занимают всего около 0,01% от всех водных биомов. Однако, в них живёт 40% всех рыб. Остальные 60% живут в море, которое занимает больше 99% всех вод.
То есть, распределения разнообразия видов между реками/озёрами и морями крайне неравномерное, даже с учётом того что значительная часть океана просто непригодна для жизни рыб (в т.ч. из-за недостатка пищи и кислорода).
Пресноводные места обитания сильно отличаются друг от друга, и зачастую изолированы друг от друга. Так, течения рек достаточно часто меняются, образуются новые старицы и озёра, и, таким образом, мы имеем фактор репродуктивной изоляции, который влияет на разнообразие. Это называется аллопатрическим образованием.
Но разнообразие видов может увеличиваться даже без полной географической изоляции. Так, рыбы в одной реке или озере могут приобретать отличия друг от друга за счёт конкуренции, вынуждающей приспосабливаться.
Однако, многие морские виды распространены на большой территории. И казалось бы: чем больше ареал, тем больше видов на нём образуется (за счёт репродуктивной изоляции одних популяций от других). Поэтому объяснение такого явления будет весьма неочевидным.
Канадские учёные из Университета Торонто решили изучить атеринообразных рыб из подсемейства Menidiinae. Они выбрали этих рыб, потому что они бывают и морскими, и пресноводными. Считается, что эти рыбы много раз переходили из морей в пресные водоёмы и обратно.
Учёные исследовали четыре гена у 58 видов рыб. Они использовали специальные программы, чтобы понять, как выглядели предки этих рыб и как часто они переходили из моря в пресные водоёмы и обратно.
Филогенетическое дерево показало, что предки современных Menidiinae были морскими видами. Морские представители этого подсемейства старше пресноводных на 7 миллионов лет.
Оказалось, что рыбы переходили из морских вод в пресные четыре раза, а обратно — три раза. Миграция в противоположных направлениях была почти одинаковой.
По коротким веточкам на филогенетическом дереве видно, что пресноводные виды — молодые по сравнению с морскими собратьями. Т.е. процесс образования новых видов у пресноводных рыб происходит значительно быстрее, чем у морских. Однако и скорость исчезновения видов у пресноводных рыб намного выше, чем у морских.
Тем не менее, если учесть, что скорость видообразования компенсируется темпами вымирания, то можно увидеть, что разнообразие пресноводных видов всё же больше, чем морских, в 1,2 раза.
Однако, скорость вымирания у пресноводных рыб также больше, чем у морских, поскольку если морским достаточно просто уплыть от неблагоприятных условий, то у пресноводных так не получится: реки и озёра являются относительно изолированными биомами, поэтому изменения окружающей среды могут влиять на них значительно хуже (в т.ч. вызванные деятельностью человека).
Казалось бы: если виды вымирают, то их экологические ниши должны освобождаться, и заниматься новыми видами. Таким образом, разнообразие расти не должно (или начать расти в какой-то момент, но затем, когда ниши будут заняты, остановиться). Однако, графики показывают обратное.
Исследователи обнаружили экспоненциальный рост количества видов и у морских, и у пресноводных обитателей, хотя у последних он и быстрее. То есть, можно сделать вывод, что просто не все потенциальные экологические ниши были заняты, и, возможно, какие-то виды рыб займут новые ниши в будущем. В последнее время на наличие этих самых ниш влияет даже человек: его деятельность непосредственно меняет поверхностные воды на планете. Например, это касается водохранилищ, многие из которых были образованы совсем недавно по историческим меркам.
И хотя мы пока что до конца не разгадали загадку неравномерного распределения видов между морской и пресной водой, можно сделать вывод, что причина тут кроется в совокупности факторов, таких как географическая изоляция, конкуренция и, соответственно, необходимость вырабатывать новые приспособления. Но также играет роль и сама по себе изменчивость окружающей среды.
Авторы предполагают, что сходные закономерности можно получить при анализе и других групп рыб, а также остальных водных организмов, так что было бы интересно сравнить и их. Хотя, безусловно, рыбы являются очень "удачной" группой в этом плане, ибо среди них есть много близкородственных видов, живущих в разных средах (морской или пресноводной). Такие дела.
Источники информации
- Devin D. Bloom, Jason T. Weir, Kyle R. Piller, Nathan R. Lovejoy. Do freshwater fishes diversify faster than marine fishes? A test using state-dependent diversification analyses and molecular phylogenetics of New World silversides (Atherinopsidae) // Evolution. 2013. Accepted article. DOI: 10.1111/evo.12074.