På mange kort over biodiversitet er Centralafrika vist i mørkerødt, hvilket indikerer en meget høj koncentration af arter. I andre områder, såsom dele af Nordeuropa eller den østlige del af Stillehavet, er farverne lysere. Disse kort illustrerer ikke kun, men afspejler også en mønster, som videnskaben netop har bekræftet: livet på Jorden er ikke fordelt tilfældigt, men reagerer snarere på en regelmæssig organisation, der gentager sig fra oceaner til ørkener.
Denne generelle mønster ligger til grund for en undersøgelse, der er offentliggjort i tidsskriftet Nature Ecology & Evolution af en international forskergruppe under ledelse af Ruben Bernardo-Madrid fra Umeå Universitet. Denne opdagelse er ikke en intuition eller et teoretisk forslag, men en empirisk observation, der omfatter mere end 30.000 land- og havarter på alle kontinenter. »Regional biodiversitet følger en universel organisation «fra kerne til overgang», styret af fælles kræfter, der virker på tværs af hele livets træ og i rummet«, siger forfatterne.
Et gentagende mønster over hele kloden
Det første slående aspekt af undersøgelsen er dens bredde. Forskerne analyserede fordelingen af syv hovedtaksonomiske grupper: amfibier, ikke-havfugle, ikke-flyvende landpattedyr, krybdyr, havrokker, guldsmede og træer. Hver gruppe blev undersøgt ved hjælp af egne udbredelseskort og en netværksbaseret tilgang, hvilket gjorde det muligt at identificere biogeografiske regioner og vurdere artsammensætningen inden for hver region.
På trods af de økologiske, evolutionære og mobile forskelle mellem organismerne fandt forfatterne en fælles struktur i alle de analyserede regioner . Hver af dem er organiseret omkring et biodiversitetskerne – et lille område, hvor det største antal arter er koncentreret – og strækker sig ud i overgangszoner, hvor diversiteten gradvist aftager. Ifølge gruppen afspejler denne model af ordnede lag et generelt svar på en kombination af fire centrale aspekter af biodiversitet: artsrigdom, endemisme, biotaoverlapning og geografisk placering .
»Disse områder danner ordnede lag fra kernen til overgangszoner« , skriver de, »som afspejler biodiversitetsgradienter og forskellige miljøforhold «. Det vil sige, at økosystemer tilsyneladende har en indre struktur, der gentager sig overalt i verden, uanset hvilken gruppe af levende væsener der befolker dem.
Rollen af økologiske filtre
Den regelmæssighed, der blev fundet i undersøgelsen, kan forklares med en proces, der i økologien kaldes miljøfiltrering . Dette begreb er baseret på en enkel idé: kun arter, der kan tåle forholdene på deres levested, overlever . Hvis et område er for tørt, koldt eller salt, vil kun arter, der er tilpasset disse forhold, trives. Dette begrænser tilstedeværelsen af andre arter og skaber et genkendeligt billede.
For at teste denne hypotese sammenlignede forfatterne de økologiske forhold i hver biogeografisk sektor. Resultaterne var tydelige: 97,7 % af de analyserede områder viste signifikante sammenhænge med faktorer som temperatur, nedbør og saltholdighed . Desuden bemærkede de, da de sammenlignede de arter, der var til stede i forskellige sektorer, at de fleste forskelle kunne forklares med indlejring: Arter i overgangszoner er en delmængde af arter i kernen.
»Taksonomisk mangfoldighed er primært bestemt af indlejring i 77 % af de biogeografiske regioner«, bemærker de og underbygger dermed ideen om, at der ikke sker en tilfældig erstatning af arter, men snarere en progressiv tab fra kernen til periferien.
Denne model har dybtgående konsekvenser for forståelsen af, hvordan livet på planeten er struktureret. De vigtigste zoner, som kun udgør 30 % af regionens overflade, er ofte levested for 90 % af dens karakteristiske arter . Beskyttelse af disse vigtige zoner er ifølge forfatterne af afgørende betydning for bevarelsen af den globale biodiversitet.
Uden for kortet: globale konsekvenser
Den opdagede mønster beskriver ikke kun den moderne fordeling af biodiversiteten, men giver os også mulighed for at besvare et af de vigtigste spørgsmål inden for økologi: hvorfor lever der flere arter i nogle områder end i andre?
For at besvare dette spørgsmål opdeler undersøgelsen den lokale artsrigdom i tre faktorer: størrelsen af den regionale artspulje og fordelingen af karakteristiske og ikke-karakteristiske arter. Ved at analysere disse faktorer hver for sig fandt forskerne, at de miljømæssige selektionsprocesser, der fører til organisering fra kerne til overgang, er lige så vigtige som størrelsen af den regionale artspulje .
Dette er en afvigelse fra tidligere modeller, der tilskrev det meste af diversiteten til historiske processer som artsdannelse og spredning. Ifølge forfatterne kan »de processer, der er ansvarlige for organiseringen fra kerne til overgang, i gennemsnit være lige så vigtige som variationer i størrelsen af den regionale pulje«. Med andre ord har den måde, arterne er fordelt på, lige så stor betydning som antallet af arter.
Desuden gør denne tilgang det muligt at fortolke biodiversitet som et delvist forudsigeligt fænomen. Hvis man kender de økologiske forhold i en region og har identificeret dens diversitetscentre, kan man forudsige, hvilke arter der kan trives i andre områder af samme region, eller endda hvordan økosystemer kan reagere på klimaforandringer.
Værktøjer og metoder til at studere liv
For at nå frem til disse konklusioner anvendte teamet matematiske værktøjer til netværksanalyse. De anvendte især Infomap-algoritmen, som gør det muligt at identificere samfund i store datasæt. Denne algoritme blev brugt til at identificere biogeografiske regioner, karakterisere typiske arter for hver region og beregne nøgleindikatorer for biodiversitet.
På baggrund af disse data blev der foretaget en klyngeanalyse, som gjorde det muligt at henføre hver geografisk celle til en af syv generelle biogeografiske sektorer. Disse kategorier afspejler bestemte kombinationer af artsrigdom, endemisme, geografisk udbredelse og overlapning af biota. Det er bemærkelsesværdigt, at trods de enorme forskelle mellem de undersøgte artsgrupper, gentog disse kategorier sig konsekvent .
Arbejdet omfattede også en følsomhedsanalyse for at kontrollere, at resultaterne forbliver korrekte, når parametre som antallet af klynger, geografisk opløsning eller datastørrelse ændres. I alle tilfælde dukkede »kerne-overgang«-strukturen op igen, hvilket bekræfter konklusionerne.
Endelig foretog forfatterne en statistisk analyse for at vurdere sammenhængen mellem disse mønstre og økologiske variabler såsom temperatur, nedbør og saltholdighed. I de fleste tilfælde fandt de signifikante sammenhænge, der bekræfter miljøets rolle som naturlig filter.
