เรารู้เรื่องนี้มาหลายศตวรรษแล้ว แต่คำอธิบายไม่ง่าย
เป็นหนึ่งในคำถามที่เก่าแก่ที่สุดที่นักธรรมชาติวิทยาจัดการ: เหตุใดเขตร้อนจึงมีความหลากหลายทางชีวภาพมากเมื่อเทียบกับพื้นที่อื่น ๆ ของโลก
อเล็กซานเดอร์ ฟอน ฮุมโบลดต์ นักธรรมชาติวิทยาชาวเยอรมันเขียนไว้ในปี พ.ศ. 2350 ว่า “ยิ่งเราเข้าใกล้เขตร้อนมากขึ้นเท่าใด ความหลากหลายของโครงสร้าง ความสง่างามของรูปแบบ และการผสมผสานของสีก็ยิ่งเพิ่มมากขึ้นเท่านั้น ในภูมิภาคต่างๆ มีพืช สัตว์ และเชื้อรามากขึ้นในพื้นที่ใดก็ตาม และความเข้มข้นนั้นจะลดลงเมื่อคุณเคลื่อนตัวออกห่างจากเส้นศูนย์สูตรมากขึ้น
ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการไล่ระดับความหลากหลายละติจูด แต่อะไรทำให้เกิดมัน?
ตามที่ Andrew Dobson ศาสตราจารย์ด้านนิเวศวิทยาโรคและการอนุรักษ์ที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันกล่าว มีสมมติฐานหลักสามข้อที่จะอธิบายว่าทำไมพื้นที่เขตร้อนจึงมีความหลากหลายทางชีวภาพมาก และคำอธิบายหลายๆ อย่างอาจมีบทบาท
สมมติฐานแรกอาศัยพลังงาน มีแสงแดดมากขึ้นในเขตร้อน และเมื่อรวมกับปริมาณน้ำฝนและธาตุอาหารในดิน จะทำให้พืชเจริญเติบโตมากขึ้น “ครึ่งปีอยู่ในความมืดเมื่อคุณเข้าไปในอาร์กติกเซอร์เคิลหรือแอนตาร์กติกเซอร์เคิล” ด็อบสันกล่าว “ไม่มีพลังงานเข้ามาค้ำจุนชีวิต” ความอุดมสมบูรณ์ของพืชจึงหมายถึงสัตว์สามารถอยู่รอดและขยายพันธุ์ได้มากขึ้น
จาก มุมมอง เชิงวิวัฒนาการการเติบโตของพืชอย่างมากมายนำไปสู่ความหลากหลายของสัตว์ “ถ้าคุณสามารถอธิบายความหลากหลายของพืชได้ แสดงว่าคุณมีสิ่งต่างๆ ให้กินพืชมากขึ้น และเป็นผู้เชี่ยวชาญหรือผู้เชี่ยวชาญทั่วไป และจากนั้นก็มีสิ่งต่างๆ ให้กินสัตว์กินพืชมากขึ้น และอาจเป็นผู้เชี่ยวชาญหรือผู้เชี่ยวชาญทั่วไป” ด็อบสันกล่าว ปฏิสัมพันธ์ระดับนี้ทั่วทั้งเว็บอาหาร กับพืชและเชื้อรา สัตว์กินพืช และผู้ล่า นำไปสู่ ”อัตราการเกี้ยวพาราสีที่สูงขึ้น” ซึ่งเป็นจุดที่สายพันธุ์ใหม่ดูเหมือนจะแตกต่างจากบรรพบุรุษวิวัฒนาการ
สมมติฐานที่สองคือเขตร้อนเป็นสภาพแวดล้อมที่เก่าแก่กว่ามากซึ่งไม่ถูกขัดจังหวะด้วยการแช่แข็งขนาดใหญ่ ดังนั้นสปีชีส์จึงมีเวลาในการพัฒนานานขึ้น ความหลากหลายทางชีวภาพในปัจจุบันส่วนใหญ่มีการพัฒนาในช่วง 200 ล้านปีที่ผ่านมา แต่ได้รับผลกระทบจากยุคน้ำแข็งหลายครั้ง การขยายตัวและการหดตัวของแผ่นน้ำแข็งขั้วโลก “กำจัดชีวิตออกจากพื้นที่เหนือสุด [และใต้สุด] โดยสิ้นเชิง” ด็อบสันกล่าว “ชีวิตดำเนินต่อไปในเขตร้อน วิวัฒนาการและความหลากหลายอย่างต่อเนื่อง” ในขณะที่ชีวิตที่ขั้วโลกต้องสร้างอาณานิคมใหม่
ในขณะเดียวกัน สิ่งมีชีวิตเขตร้อนที่หลากหลายไม่สามารถแพร่กระจายไปยังบริเวณที่เย็นกว่าของโลกได้ เมื่อมีสปีชีส์จำนวนมากขึ้นสะสมในสภาพแวดล้อมเขตร้อน พวกมันจะปรับตัวให้เข้ากับสภาพอากาศเขตร้อนและจากนั้นก็พยายามปรับตัวในขณะที่พยายามขยายไปสู่ดินแดนที่หนาวเย็นกว่า Dobson กล่าว
สมมติฐานที่สามเกี่ยวข้องกับขีดจำกัดความหลากหลาย ทฤษฎีนี้ระบุว่าสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันมี “ความสามารถในการรองรับความสมบูรณ์ของชนิดพันธุ์ ซึ่งหมายความว่าสามารถมีสปีชีส์ในเขตร้อนได้มากกว่าในเขตอบอุ่น” David Storch ศาสตราจารย์ด้านนิเวศวิทยาที่ Charles University ในปรากกล่าว สภาพแวดล้อมที่มีทรัพยากรมากขึ้นสนับสนุนความหลากหลายของสัตว์ ซึ่งบางชนิดอยู่ในการแข่งขัน แต่การเพิ่มการผลิตสสารพืชไม่ได้ทำให้จำนวนชนิดเพิ่มขึ้นเช่นกัน “มันไม่เพียงแค่เกี่ยวกับผลิตภาพและปริมาณของทรัพยากรเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวกับความผันผวนของทรัพยากรในสิ่งแวดล้อมด้วย” สตอร์ชกล่าว
อย่างไรก็ตาม แม้ว่าเขตร้อนจะมีอัตราการ speciation สูง (การสร้างสปีชีส์ใหม่) แต่ภูมิภาคที่ปลอดโปร่งเหล่านี้ก็มีอัตราการสูญพันธุ์ที่สูงเช่นกัน อัตราที่สูงของ speciation สามารถนำไปสู่กลุ่มประชากรที่มีขนาดเล็กลง ซึ่งหลายชนิดมีปฏิสัมพันธ์กันหรือแข่งขันกันในพื้นที่ขนาดเล็ก ทำให้มีความเสี่ยงที่จะสูญพันธุ์มากขึ้น สมมติฐานนี้ได้รับการสนับสนุนโดยข้อที่สอง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเขตร้อน เช่นเดียวกับการเป็น “แหล่งกำเนิด” สำหรับการเกิดขึ้นของสายพันธุ์ใหม่ ยังเป็น “พิพิธภัณฑ์” ที่ซึ่งการสืบเชื้อสายของสายพันธุ์ที่มีอายุมากกว่าจำนวนมากยังคงอยู่
แน่นอนว่าไม่ใช่ทุกสปีชีส์ที่โผล่ออกมาในช่วง 200 ล้านปีที่ผ่านมายังคงอยู่ที่นั่น แต่ความสมดุลระหว่างอัตราการเก็งกำไรและการสูญพันธุ์ทำให้เกิดความคิดที่ว่าเขตร้อนมีความสามารถในการรองรับความอุดมสมบูรณ์ของสายพันธุ์ตาม Storch
ที่เกี่ยวข้อง: สปีชีส์ส่วนใหญ่อยู่ได้นานแค่ไหนก่อนที่จะสูญพันธุ์?
แต่การไล่ระดับความหลากหลายละติจูดนั้นไม่เป็นสากล มีตัวอย่างบางส่วนที่บั๊กแนวโน้ม สัตว์บางชนิด เช่น เพนกวิน พึ่งพาอาหารมากมายในน่านน้ำแอนตาร์กติก ที่เย็นยะเยือก “สปีชีส์บางสายพันธุ์มีถิ่นกำเนิดห่างไกลจากเส้นศูนย์สูตร [และ] พวกมันไม่มีเวลามากพอที่จะแพร่กระจายไปยังเขตร้อน” ดังนั้นพวกมันจึงถูกปรับให้เข้ากับสภาพอากาศที่หนาวเย็นเป็นพิเศษ Storch กล่าว กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความหลากหลายในพืชและสัตว์บางชนิดยังคงปรากฏอยู่บนเสาที่เย็นยะเยือก
ในทำนองเดียวกัน ก็มีความหลากหลายมากขึ้นของบางชนิดในสภาพอากาศที่เย็นจัดหรือเย็นกว่าเมื่อเทียบกับขั้วโลกของโลก ยกตัวอย่างเช่น ต้นสน “ถูกจำกัดอยู่ในบริเวณที่เย็นกว่าเนื่องจากการแข่งขันจากไม้ใบกว้าง [ต้นไม้] บางกลุ่มมีการแข่งขันที่เหนือชั้น ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคู่แข่งของพวกเขาถูกผลักออกจากเขตร้อน” สตอร์ชกล่าว การถูกบังคับให้ปรับตัวให้เข้ากับสภาพอากาศที่เย็นจัดหรือเย็นกว่าทำให้เกิดความหลากหลายทางชีวภาพที่แตกต่างกันในการสร้างสายพันธุ์ย่อย แม้ว่าเขตร้อนจะเป็นแหล่งอาศัยของสายพันธุ์ที่แตกต่างกันออกไป แต่การศึกษาจำนวนมากในปัจจุบันรายงานว่ามีสายพันธุ์ย่อยที่มีความหลากหลายสูงในละติจูดที่สูงกว่า ตามรายงานของ Storch
กลุ่มหนึ่งที่ย้อนกลับสมมติฐานของการไล่ระดับความหลากหลายละติจูดคือหนอนปรสิต ความหลากหลายของปรสิตจะเพิ่มขึ้นเมื่อคุณเคลื่อนตัวออกจากเส้นศูนย์สูตร จำนวนชนิดที่สูงในเขตร้อนหมายความว่าความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ของพวกมันลดลงเนื่องจากพวกมันทั้งหมดแข่งขันกัน ดังนั้นความหนาแน่นของประชากรของสายพันธุ์และช่วงของสายพันธุ์ (จำนวนระยะทางทางภูมิศาสตร์ที่พวกมันครอบคลุม) นั้นเล็กกว่าในเขตอบอุ่นมาก โซนหรือในแถบอาร์กติก
ด็อบสันกล่าวว่ายิ่งประชากรโฮสต์มีขนาดใหญ่ขึ้น “ปรสิตที่พวกมันสามารถรองรับได้และสายพันธุ์ปรสิตที่พวกมันสามารถรองรับได้มากขึ้น” “หากคุณมีความหลากหลายต่ำกว่า แต่มีประชากรที่ใหญ่กว่าของสิ่งมีชีวิตที่เป็นโฮสต์ พวกมันสามารถสนับสนุนความหลากหลายของปรสิตได้ การมีสายพันธุ์ที่ใหญ่กว่าด้วยขนาดช่วงที่ใหญ่กว่าจะช่วยให้ปรสิตจำนวนมากขึ้นสามารถตั้งอาณานิคมของสายพันธุ์เหล่านั้นในเขตอบอุ่นและกึ่งเขตร้อนได้” ดังนั้น พื้นที่ที่มีความหลากหลายทางชีวภาพโดยรวมต่ำกว่า จึงทำหน้าที่เป็น “ปั๊ม speciation” ตาม Dobson ทำให้เกิดพยาธิชนิดต่างๆ มากกว่าที่ใดในโลก
เผยแพร่ครั้งแรกบน Live Science
