Orsaker till globala mönster i artrikedom

En av biologins stora olösta gåtor är varför det hos de allra flesta organismgrupper finns flest arter nära ekvatorn och färre arter ju närmare polerna man kommer.

– Vi ville ta reda på den relativa betydelsen av olika evolutionära förklaringar till dagens globala artrikedomsmönster. Därför samlade vi släktträd av däggdjur, fåglar, insekter och blomväxter, och fick ihop 111 stycken som uppfyllde våra kriterier.

Kraven var att de skulle finnas i både tropiska och tempererade områden, och släktträden skulle inkludera de flesta förekommande arterna, säger Roland Jansson, forskare vid institutionen för ekologi, miljö och geovetenskap, Umeå universitet.

Det finns många idéer till varför tropiska områden är artrikare än områden närmare polerna, men fram till det senaste årtiondet sedan var det svårt att testa dem. Den snabbt ökande tillgången på släktträd över arter konstruerade med hjälp av DNA-data och ökad kunskap om arters utbredning har dock ändrat på det.

Studien bygger på att man utifrån dagens geografiska utbredning rekonstruerar vilken utbredning arternas föregångare sannolikt hade.
Utifrån dessa rekonstruktioner kan man sedan räkna ut hur ofta utvecklingslinjer har bytt klimatzon och i vilken takt nya arter bildats.

I studien koncentrerade man sig på de tre mest populära förklaringarna bland forskare på senare tid. Den första, som kallats ”tropisk konservatism” går ut på att en del artgrupper är artrikare i tropikerna för att de uppstod där, och sedan har haft svårt att sprida sig till högre latituder, kanske för att de har haft svårt att anpassa sig till klimatet. Enligt ”ut från tropikerna-modellen” kan artgrupper som uppstått i tropikerna kolonisera högre latituder utan större problem, men är fortfarande artrikast i tropikerna. Enligt det tredje alternativet är tropiska områden i stället artrikast eftersom nya arter bildas oftare eller dör ut mera sällan jämfört med höga latituder. Var och en av de tre förklaringarna har betydelse hos enskilda artgrupper, men dess relativa betydelse har hittills varit okänd.

– Ett oväntat resultat var att utvecklingslinjer som bytte geografiskt område, och till exempel spred sig från tropikerna till den tempererade zonen eller tvärtom, i regel bildade färre arter eller förlorade fler arter på grund av utdöenden jämfört med utvecklingslinjer som fanns kvar i ursprungsområdet, säger Roland Jansson. Det bidrar till att ursprungsområdena förblir artrikare.

Varför artgrupper tenderar att uppstå i tropikerna och varför artgrupper som byter klimatzon innehåller färre arter är fortfarande okänt. I det första fallet kan det bero på att tropikerna omfattar större yta än andra klimatzoner och har haft ett stabilare klimat. I det andra fallet kan det bero på att arter som bytt klimatzon finner färre lämpliga livsmiljöer eller är sämre anpassade till miljön än de inhemska arterna.

Kunskap om orsakerna till storskaliga mönster i artrikedom är viktig för att kunna prioritera naturvårdsinsatser för att möta hot mot biologisk mångfald från exempelvis klimatförändringar.

– Om arternas evolutionära historia skiljer sig åt mellan klimatzonerna kan det vara så att arter är olika känsliga för klimatförändringar och människans förändringar av miljön, och naturvårdsinsatserna som krävs kanske inte är direkt överförbara.

FAKTA
Originalartikel: What can multiple phylogenies say about the latitudinal diversity gradient? A new look at the tropical conservatism, out of the tropics and diversification rate hypotheses. Roland Jansson, Genoveva Rodríguez-Castañeda, Larisa E. Harding. Evolution 67:1741-1755. June 2013. Artikeln publiceras i juninumret av tidskriften Evolution.
Länk: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/evo.12089/abstract

En boreal barrskog och en tropisk regnskog. De flesta artgrupper uppstår i tropikerna och sprider sig senare till höga latituder. Foto: Roland Jansson.