Австралийские животные плохо справились с расселением в Азию из-за адаптаций к засушливому климату

Экологи объяснили, почему австралийским животным труднее расселяться в Азию, чем азиатским — в Австралию. Оказалось, что причина в уровне осадков. Представители азиатских семейств эволюционировали во влажных тропических лесах и потому могли легко освоить джунгли Малайского архипелага и Новой Гвинеи, а оттуда колонизировать Австралию. А вот австралийские семейства на протяжении миллионов лет адаптировались к жаркому засушливому климату, поэтому расселяться на влажные острова Малайского архипелага им было намного труднее. Результаты исследования опубликованы в Science.

Экосистемы Австралии (и соседней Новой Гвинеи) и континентальной Азии на протяжении большей части кайнозоя развивались в изоляции друг от друга. Однако за последние несколько миллионов лет из-за движения тектонических плит эти регионы сблизились, благодаря чему между ними начался обмен фауны. По многочисленным островам Малайского архипелага австралийские животные постепенно стали расселяться на запад, а азиатские — на восток.

Предполагается, что на способность животных распространяться из Азии в Австралазию и наоборот в первую очередь повлияло наличие водных границ между островами. Например, пролив между Борнео и Сулавеси сохранялся даже во времена ледниковых периодов, когда многие другие острова из-за падения уровня моря становились частью континента (в тот период Борнео, Суматра, Ява и Бали стали частью Сундаленда, который соединялся с Юго-Восточной Азией, а Австралия и Новая Гвинея объединились в Сахул). Он, в частности, стал непреодолимым барьером для сумчатых млекопитающих, которые колонизировали Сулавеси, но не смогли продвинуться дальше на запад. Глубокий пролив, который сильно влияет на распределение фаун, также существует между островами Бали и Ломбок. Неудивительно, что именно между Борнео и Сулавеси и между Бали и Ломбоком ученые проводят так называемую линию Уоллеса — границу переходной зоны между азиатской и австралийской фауной. К западу от нее перестают встречаться сумчатые и представители некоторых других групп австралийского происхождения.

Впрочем, наличие проливов не полностью объясняет характер распределения фаун между Азией и Австралазией. Дело в том, что обмен животными между двумя этими регионами не был равноценным. По некоторым оценкам, наземные позвоночные из Индомалайской биогеографической области распространялись в Австралийскую область в два раза быстрее, чем в обратном направлении. По какой причине азиатским видам было проще расселяться на восток, чем австралийским на запад, пока неясно. Возможно, причина в том, что видовое разнообразие в Юго-Восточной Азии благодаря связям с Евразией и влажному климату выше, чем в изолированной и засушливой Австралии. Из-за этого в Азии оказалось больше видов, способных к освоению новых территорий. Согласно альтернативному предположению, азиатским животным, приспособленным к жизни во влажных тропических лесах, было проще колонизировать Уоллессию (так называют острова, расположенные между Сундалендом и Сахулом) с ее обильными осадками, чем австралийским, которые на протяжении миллионов лет адаптировались к засушливым условиям.

Команда экологов под руководством Александра Скилса (Alexander Skeels) из Швейцарской высшей технической школы Цюриха решила проверить гипотезу о влиянии влажности на расселение видов между Азией и Австралией. Для этого исследователи проанализировали реконструкции климата и движения тектонических плит за последние 30 миллионов лет. Именно в этот период времени Азия и Австралия начали сближаться — и тогда же возникли большинство семейств наземных позвоночных, населяющих сегодня эти регионы. Кроме того, авторы собрали данные об эволюционных связях и ареалах 20433 видов наземных позвоночных из всех 227 семейств, обитающих на Малайском архипелаге.

Расчеты Скилса и его коллег показали, что даже по консервативным оценкам наземные позвоночные независимо расселялись через линию Уоллеса с запада на восток или с востока на запад по меньшей мере 381 раз (93 процента из этих случаев пришлось на рукокрылых и птиц) Это объясняет, почему представители 87 семейств обитают и в Азии, и в Австралазии. При этом анализ подтвердил, что азиатские виды активнее расселяются на восток, чем австралийские и новогвинейские — на запад. Не менее 46 семейств, происходящих из Юго-Восточной Азии (что соответствует 43 процентам всех местных семейств), пересекли линию Хейлприна-Лидеккера, которая считается границей между Австралазией и Малайским архипелагом. Однако лишь 19 семейств из Австралии и Новой Гвинеи (то есть 24 процента местных семейств) пересекли линию Уоллеса.

Как и ожидали авторы, основным фактором, который определяет способность разных групп наземных позвоночных расселяться через Малайский архипелаг, стала их адаптация к уровню осадков. Семейства, представители которых могут выживать при разных уровнях осадков, чаще расселялись через линию Уоллеса, чем семейства, менее толерантные к этому фактору. (Впрочем, анализ также подтвердил идею о том, что высокое видовое разнообразие в Юго-Восточной Азии способствовало распространению местных видов в восточном направлении).

В теории семейства, среди представителей которых наблюдается более значительная толерантность к уровню осадков, могут быть просто более разнообразными и потому чаще заселяют новые территории. Однако более высокие темпы расселения у таких групп не были связаны с повышенным риском вымирания. Таким образом, их представители, похоже, действительно лучше приживаются на новых местах — по крайней мере между Юго-Восточной Азией и Австралией. Интересно, что после колонизации нового континента животные из таких семейств, как правило, не осваивают новые экологические ниши, а в основном остаются в той же нише, которую занимали на родине. Например, ужеобразные змеи (Colubridae) и крыланы (Pteropodidae) в Австралии и на Новой Гвинее живут примерно в тех же биомах, что и в родной для них Юго-Восточной Азии.

Палеоклиматические реконструкции показали, что зона с высоким уровнем осадков, где могут расти влажные тропические леса, установилась на территории Уоллесии 20-30 миллионов лет назад. В Австралии и на Новой Гвинее это произошло намного позже. Хотя зоны с климатом, благоприятствующим росту влажных тропических лесов, появились здесь еще в миоцене, там, где они существуют сегодня, они возникли лишь пять-десять миллионов лет назад, после появления возвышенностей в Новой Гвинее. Таким образом, у местных животных было не так много времени, чтобы приспособиться к климату с высоким уровнем осадков. В результате они заселили Уоллесию сравнительно поздно, в среднем 5,4 миллиона лет назад.. В то же время у семейств, происходящих из Юго-Восточной Азии, возможность расселяться по влажным тропическим лесам Уоллесии появилась намного раньше. В среднем они колонизировали этот регион 15,27 миллиона лет назад, а отсюда проникли на территорию современной Новой Гвинеи — когда условия здесь стали для них подходящими.

Дополнительный анализ продемонстрировал, что в климатических условиях, которые соответствуют Уоллесии и Новой Гвинее, обитают намного больше видов сундалендского происхождения, чем сахульского. А виды из австралийских и новогвинейских семейств, сумевших пересечь линию Уоллеса, как правило, обитают в среде с более высоким уровнем осадков по сравнению с видами из австралийских и новогвинейских семейств, которые не смогли этого сделать.

На финальном этапе исследования Скилс и его соавторы проверили, где можно провести границу между сундалендской и сахульской фауной. Оказалось, что в среднем она проходит там, где условия становятся более жаркими и засушливыми. Например, среди млекопитающих доля видов австралийского происхождения превышает долю видов азиатского происхождения только в отдельных регионах Австралии (это связано с высоким разнообразием грызунов и рукокрылых). Для амфибий эта черта проходит по югу Новой Гвинеи. А у птиц, напротив, доля сахульских видов очень высока и в Австралии, и на Новой Гвинее. Вероятно, это связано с тем, что пернатые лучше других групп переносят колебания влажности.

Источник: N+1

Фото: A. Skeels et al. / Science, 2023