Bioróżnorodność wysp zależy od skrzydeł ptaków

Zdjęcie: the_burtons Getty Images

Można wiele dowiedzieć się o ptakach tylko patrząc na kształt ich skrzydeł. Morski albatros, rozpościerający swoje żaglowe skrzydła, prowadzi zupełnie inne życie niż zamieszkująca ziemię antpitta, która ma długie nogi i krótkie,tępione skrzydła, które wykorzystuje jedynie w rzadkich, krótkich seriach lotów.

Ale czy kształt skrzydeł ptaków może powiedzieć naukowcom coś przydatnego o tym, jak zorganizowana jest przyroda?

Badania przeprowadzone na Uniwersytecie Waszyngtońskim w St. Louis wykazują, że kształt skrzydeł ptaków – wskaźnik zdolności do lotówna dużych odległościach – jest cechą, która wpływa na wzorce bioróżnorodności na wyspach na całym świecie.

„Nasze wyniki ujawniają, jak kluczowa cecha rozprzestrzeniania się – kształt skrzydeł ptaków – może kształtować podstawowe wzorce bioróżnorodności i biogeografię wysp na różnych skalach” – powiedział Justin Baldwin, pierwszy autor nowego badania opublikowanego w Ecology Letters. Baldwin jest niedawnym absolwentem doktoratu z programów ekologii i biologii ewolucyjnej na WashU.

„Dotychczas większość badań koncentrowała się na tym, jak czynniki geograficzne, takie jak powierzchnia i izolacja, wpływają na zależność liczby gatunków od powierzchni wyspy” – dodał. „Nasze wyniki podkreślają znaczenie różnic cech między gatunkami, szczególnie cech związanych z zdolnością do rozprzestrzeniania się.”

Nie ma ptaka, który byłby wyspą

Nowe badanie ma swoje korzenie w jednym z najwcześniej rozpoznanych wzorców ekologicznych.

Wpływowi biolodzy Robert H. MacArthur i Edward O. Wilson 50 lat temu stworzyli teorię biogeografii wysp, aby wyjaśnić wzorce różnorodności gatunkowej na wyspach.

Teoria ta opiera się na dwóch głównych obserwacjach: po pierwsze, bardziej odizolowane wyspy mają mniejszą liczbę gatunków, ponieważ trudniej jest im dotrzeć; po drugie, większe wyspy mają więcej gatunków, ponieważ doświadczają mniejszej liczby wyginięć. Ta druga część prowadzi do prawa ekologicznego znanego jako zależność liczby gatunków od powierzchni wyspy.

„W większych fragmentach siedlisk znajdziesz większą liczbę gatunków” – powiedział Baldwin. Jednak powierzchnia wyspy lub obszaru chronionego nie jest jedynym ważnym czynnikiem wpływającym na liczbę gatunków w danym miejscu.

Teoria biogeografii wysp, atrakcyjna w swojej prostocie, ma swoje ograniczenia. Nowoczesne badania wskazują na problem, że klasyczna teoria biogeografii wysp zakłada, iż gatunki są ekologicznymi równoważnikami pod względem zdolności do rozprzestrzeniania się. „Ekologowie poświęcili dużo czasu na zrozumienie, jakie inne czynniki mogą wpływać na różnorodność biologiczną i zależności liczby gatunków od powierzchni wysp” – powiedział Baldwin.

Ostatnio opublikowane badanie dotyczące cech ptaków dało Baldwinowi i jego współdoradcy doktoranckiemu, profesorowi biologii Jonathanowi Myersowi, możliwość zbadania jednego potencjalnie ważnego czynnika specyficznego dla gatunków: kształtu skrzydeł ptaków.

Naukowcy skorzystali z danych dotyczących wskaźników rękawów skrzydełptaków.

„To miara tego, jak spiczaste są skrzydła ptaków” – wyjaśnił Baldwin. Zebrał dane dla 6 706 gatunków ptaków na 3 894 wyspach do tego nowego badania.

„Ptaki takie jak kury, wrony i kasuary mają niskie wartości i zazwyczaj nie latają daleko” – wyjaśniał Baldwin w odniesieniu do wartości wskaźnika. „Ale jaskółki, jerzyki i kolibry mają wysokie wartości i mogą przemieszczać się na duże odległości.”

Zdolność do rozprzestrzeniania się ma znaczenie dla bioróżnorodności

Baldwin i Myers wykorzystali dane o wskaźniku rękawów skrzydeł oraz dwa inne niezależne zestawy danych, aby obliczyć nowe zależności liczby gatunków od powierzchni wysp dla wszystkich 11 uznanych królestw biogeograficznych świata. Obliczyli również 248 nowych zależności liczby gatunków od powierzchni wysp, reprezentujących unikalne kombinacje rodzin ptaków w regionachbiogeograficznych.

„Przeprowadziliśmy naszą analizę na różnych przestrzennych i taksonomicznych skalach” – powiedział Baldwin. „Nie tylko dla wszystkich ptaków we wszystkich różnych królestwach biogeograficznych, ale powtórzyliśmy analizy w obrębie rodzin w różnych królestwach i głównych rzędach.”

Okazało się, że wizualnie intuicyjny wskaźnik kształtu skrzydeł ptaków ma silny wpływ na wzorce bioróżnorodności na wyspach.

„W częściach świata, gdzie ptaki mają tendencję do niskiej zdolności rozprzestrzeniania się, zależności liczby gatunków od powierzchni wysp były strome” – powiedział Baldwin – co oznacza, że zwiększenie powierzchni wyspy powodowało znaczny wzrost liczby gatunków. „Ale w miejscach, gdzie ptaki mogły się swobodniej przemieszczać, zależności liczby gatunków od powierzchni wysp były bardziej płaskie.”

Stwierdzili również dowody na rodzaj „nasycenia” różnorodności na niektórych typach wysp. To nasycenie wydaje się być istotne, gdy wyspy mają wiele gatunków ptaków o skrzydłach przystosowanych do długodystansowych lotów.

Wyniki tego badania mogą być przydatne przy podejmowaniu decyzji dotyczących ochrony przyrody.

„Teoria biogeografii wysp i zależności liczby gatunków od powierzchni wysp mają ważne zastosowanie w ochronie bioróżnorodności, zwłaszcza na wyspach, które często są siedliskiem dużej liczby gatunków endemicznych, występujących tylko na jednej wyspie lub grupie wysp” – powiedział Myers.

„Procesy ekologiczne i ewolucyjne, które determinują stromość zależności liczby gatunków od powierzchni, mogą być wykorzystywane do przewidywania, jak i dlaczego utrata siedlisk – spowodowana takimi czynnikami jak wylesianie, zmiany użytkowania ziemi czy podnoszenie się poziomu mórz – prowadzido wyginięć i utraty bioróżnorodności na wyspach” – dodał.