كشف أسرار وفرة الأنواع

على مر السنين، كشفت الملاحظات العالمية للتنوع البيولوجي عن نمط ثابت محتمل يشير إلى عدد الأنواع الشائعة، أو النادرة للغاية، أو التي تقع في مكان ما في الوسط.

لقد كشفت الملاحظات الطبيعية على مدى قرن من الزمان عن نمط ثابت في صِنف الوفرة: على الرغم من أن معظم الأنواع نادرة، إلا أنها ليست كذلك إلى حد كبير، مع وجود عدد قليل منها شائع جدًا. لقد أصبح ما يسمى بتوزيعات وفرة الأنواع العالمية مكشوفًا بالكامل بالنسبة لبعض مجموعات الأنواع الخاضعة للمراقبة الجيدة، مثل الطيور.

أما بالنسبة لمجموعات الأنواع الأخرى، مثل الحشرات، فيظل الحجاب غير مرفوع جزئيًا. هذه هي النتائج التي توصل إليها فريق دولي من الباحثين بقيادة المركز الألماني لأبحاث التنوع البيولوجي التكاملي (iDiv)، وجامعة مارتن لوثر هالي-فيتنبرغ (MLU)، وجامعة فلوريدا (UF)، والتي نشرت في المجلة بيئة الطبيعة والتطور. توضح الدراسة مدى أهمية مراقبة التنوع البيولوجي لاكتشاف وفرة الأنواع على كوكب الأرض وفهم كيفية تغيرها.

“من يستطيع أن يفسر لماذا يتواجد أحد الأنواع على نطاق واسع وهو كثير جدًا، ولماذا يوجد نوع آخر من الأنواع المشابهة له نطاق ضيق وهو نادر؟” طرح هذا السؤال تشارلز داروين في كتابه الرائد “أصل الأنواع”، الذي نشر منذ أكثر من 150 عامًا. ويتمثل أحد التحديات ذات الصلة في فهم عدد الأنواع الشائعة (المتعددة) وعدد الأنواع النادرة، وهو ما يسمى بتوزيع وفرة الأنواع العالمية (gSAD).

النمر (النمر باردوس) وهو من الأنواع النادرة إلى المتوسطة. الائتمان: كوري كالاهان

تم اقتراح نموذجين رئيسيين لـ gSAD في القرن الماضي: اقترح RA Fisher، الإحصائي وعالم الأحياء، أن معظم الأنواع نادرة جدًا وأن عدد الأنواع يتناقص بالنسبة للأنواع الأكثر شيوعًا (ما يسمى بنموذج السلسلة السجلية). من ناحية أخرى، قال إف دبليو بريستون، وهو مهندس وعالم بيئة، إن عددًا قليلًا فقط من الأنواع هي في الواقع نادرة جدًا وأن معظم الأنواع لديها مستوى متوسط ​​من الشيوع (ما يسمى بالنموذج اللوغاريتمي الطبيعي). ومع ذلك، حتى الآن، وعلى الرغم من عقود من البحث، لم يعرف العلماء النموذج الذي يصف gSAD الحقيقي للكوكب.

يتطلب حل هذه المشكلة كميات هائلة من البيانات. استخدم مؤلفو الدراسة بيانات من المرفق العالمي لمعلومات التنوع البيولوجي (GBIF) وقاموا بتنزيل البيانات التي تمثل أكثر من مليار ملاحظة للأنواع في الطبيعة من عام 1900 إلى عام 2019.

يقول المؤلف الأول الدكتور كوري كالاهان: “تعد قاعدة بيانات GBIF مصدرًا رائعًا لجميع أنواع الأبحاث المتعلقة بالتنوع البيولوجي، خاصة لأنها تجمع بين البيانات التي تم جمعها من العلماء المحترفين والمواطنين من جميع أنحاء العالم”. بدأ الدراسة أثناء عمله في iDiv وMLU ويعمل الآن في UF.

تم الكشف عن توزيع وفرة الأنواع العالمية (gSAD) بالكامل بالنسبة للطيور ويظهر نمطًا عالميًا محتملاً: هناك عدد قليل من الأنواع النادرة جدًا مثل الببغاء السريلانكي المعلق، والعديد من الأنواع النادرة مثل الباز الشمالي، وعدد قليل من الأنواع الشائعة مثل عصفور البيت. تم اقتراح هذا النمط لأول مرة من قبل إف دبليو بريستون في عام 1948. المصدر: غابرييل رادا (توضيح)، كوري كالاهان (صور)

قام كالاهان وزملاؤه الباحثون بتقسيم البيانات التي تم تنزيلها إلى 39 مجموعة من الأنواع، على سبيل المثال، الطيور أو الحشرات أو الثدييات. لكل منها، قاموا بتجميع توزيع وفرة الأنواع العالمية (gSAD).

اكتشف الباحثون نمطًا عالميًا محتملاً، والذي يظهر بمجرد الكشف عن توزيع وفرة الأنواع بشكل كامل: معظم الأنواع نادرة ولكنها ليست نادرة جدًا، وعدد قليل فقط من الأنواع شائع جدًا، كما هو متوقع في النموذج اللوغاريتمي الطبيعي. ومع ذلك، وجد الباحثون أيضًا أن الحجاب لم يُرفع بالكامل إلا عن عدد قليل من مجموعات الأنواع مثل السيكاسيات والطيور. بالنسبة لجميع مجموعات الأنواع الأخرى، فإن البيانات غير كافية حتى الآن.

يقول كبير الباحثين البروفيسور هنريكي بيريرا، رئيس مجموعة الأبحاث في iDiv وMLU: “إذا لم يكن لديك ما يكفي من البيانات، يبدو الأمر كما لو أن معظم الأنواع نادرة جدًا”. “ولكن بإضافة المزيد والمزيد من الملاحظات، تتغير الصورة. تبدأ في رؤية أن هناك، في الواقع، أنواعًا نادرة أكثر من الأنواع النادرة جدًا. يمكنك أن ترى هذا التحول بالنسبة للسيكادس ​​والطيور عند مقارنة ملاحظات الأنواع منذ عام 1900، عندما كانت البيانات المتوفرة أقل، مع ملاحظات الأنواع الأكثر شمولاً التي لدينا اليوم. إنه أمر رائع: يمكننا أن نرى بوضوح ظاهرة الكشف عن التوزيع الكامل لوفرة الأنواع، كما تنبأ بريستون قبل عدة عقود، ولكن تم إثباتها الآن فقط على نطاق الكوكب بأكمله.

يقول كالاهان: “على الرغم من أننا كنا نسجل الملاحظات منذ عقود، إلا أننا لم نكشف النقاب إلا عن مجموعات قليلة من الأنواع”. “ما زال لدينا طريق طويل لنذهب. لكن المرفق العالمي لمعلومات التنوع البيولوجي ومشاركة البيانات يمثلان حقًا مستقبل أبحاث التنوع البيولوجي ورصده بالنسبة لي.

تتيح نتائج الدراسة الجديدة للعلماء تقييم مدى الكشف عن gSADs لمجموعات الأنواع المختلفة. وهذا يسمح بالإجابة على سؤال بحثي آخر طويل الأمد: كم عدد الأنواع الموجودة هناك؟ توصلت هذه الدراسة إلى أنه في حين تم التعرف على جميع الأنواع تقريبًا بالنسبة لبعض المجموعات مثل الطيور، فإن هذا ليس هو الحال بالنسبة للأصناف الأخرى مثل الحشرات والطيور. رأسيات الأرجل.

ويعتقد الباحثون أن النتائج التي توصلوا إليها قد تساعد في الإجابة على سؤال داروين حول سبب ندرة بعض الأنواع، وشيوع البعض الآخر. قد يشير النمط العالمي الذي وجدوه إلى آليات بيئية أو تطورية عامة تحكم شيوع الأنواع وندرتها.

وبينما يتم إجراء المزيد من الأبحاث، يواصل البشر تغيير سطح الكوكب ووفرة الأنواع، على سبيل المثال، عن طريق جعل الأنواع الشائعة أقل شيوعًا. وهذا يعقد مهمة الباحثين: فهم لا يحتاجون فقط إلى فهم كيفية تطور وفرة الأنواع بشكل طبيعي، ولكن أيضًا كيف تغير التأثيرات البشرية هذه الأنماط في وقت واحد. ربما لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه قبل الإجابة على سؤال داروين أخيرًا.

المرجع: “الكشف عن توزيعات وفرة الأنواع العالمية” بقلم كوري ت. كالاهان، ولويس بوردا دي أجوا، ورويل فان كلينك، وروبرتو روزي، وهنريك إم بيريرا، 4 سبتمبر 2023، بيئة الطبيعة والتطور.
دوى: 10.1038/s41559-023-02173-ذ