新たな研究では、一見似ている地域でなぜ生物多様性の水準が異なるのかが検証されている。
それによると、種の生物多様性が高いことは、大陸が時間をかけてどれほどダイナミックに進化してきたかと関連している可能性がある。
たとえば、南アメリカ、中央アフリカ、東南アジアの熱帯雨林では、生物多様性の水準が大きく異なっている。
ETHチューリッヒの研究者は、地球上の進化を再現する新たな機構モデルを用いることで、アフリカの熱帯雨林に南アメリカや東南アジアの熱帯林より種が少ない理由をより適切に説明できるようになった。種の多様性が高い鍵は、大陸が時間をかけてどれほどダイナミックに進化してきたかにある。
熱帯雨林は地球上で最も生物多様性に富む生息地である。そこには非常に多くの種類の植物、動物、菌類、その他の生物が生息している。これらの森林は主に3つの大陸に広がっており、南アメリカのアマゾン盆地、中央アフリカのコンゴ盆地、そして広大な群島からなる東南アジアに集中している。
温暖で湿潤な安定した気候と、赤道周辺という地理的位置により、熱帯雨林はすべてほぼ同程度に多様であると考えられるかもしれない。しかし、実際はそうではない。南アメリカや東南アジアと比べると、アフリカの湿潤な熱帯林に生息する多くの生物群の種数は著しく少ない。
種数の少ないヤシ類
この不均一な分布（研究者が「汎熱帯多様性格差（PDD）」と呼ぶもの）をよく示す例がヤシの木である。世界に約2,500種あるうち、1,200種は東南アジア地域に、800種は南アメリカの熱帯林に生息する一方、アフリカの熱帯雨林に生息するのはわずか66種である。
なぜこのようになるのかについては、生物多様性の研究者の間で議論が続いている。アフリカの熱帯林で種の多様性が低い原因は現在の気候にあるという証拠もある。アフリカの熱帯帯の気候は、東南アジアや南アメリカに比べて乾燥しており、涼しい。
別の証拠によれば、数千万年にわたる3つの熱帯林地域それぞれの環境と地殻変動の歴史の違いが、生物多様性の水準の違いに影響を与えてきたとされる。こうした環境変化には、たとえば山脈、島嶼、あるいは乾燥地や砂漠地帯の形成などが含まれる。
しかし、現在の気候と環境史という2つの要因を区別することは難しい。
山脈の形成が多様性を高める
ETHチューリッヒの研究者は、ランドスケープ生態学教授のロイク・ペリシエ（Loïc Pellissier）が率いて、数百万年に及ぶ進化の中で種の多様化をシミュレーションできる新たなコンピューターモデルを用いてこの問題を検討した。研究者たちは、アフリカの熱帯雨林で生物多様性が低い主な理由は現在の気候ではないと結論づけている。むしろ、生物多様性は山脈の形成と気候変動のダイナミクスから生じてきた。歴史的シミュレーションの結果は、今日観察される生物多様性の分布パターンとおおむね一致している。
「私たちのモデルは、現在の気候要因ではなく、古環境のダイナミクスの違いが生物多様性の不均一な分布を生み出したことを裏付けています」とペリシエは述べている。「地質学的プロセスや地球規模の気温変動によって、種がどこで、いつ出現し、あるいは絶滅するかが決まるのです。」
ある大陸の生物多様性を高めるうえで、特に重要な要因が1つある。それは地質学的ダイナミクスである。活発なプレートテクトニクスは、南アメリカのアンデス山脈のような山脈の形成と、東南アジアのような群島の出現の両方を促進する。これら2つのプロセスは、多くの新しい生態学的ニッチを生み出し、それがさらに多数の新種の誕生につながる。一方、アフリカの熱帯雨林帯は、過去1億1,000万年の間、テクトニック活動が少なかった。また、北と南を乾燥地に挟まれているため比較的小規模であり、その広がりが制限されている。「湿潤地域の種は、周囲の乾燥地の乾いた環境にほとんど適応できません」とペリシエは指摘する。
世界経済フォーラムは自然に関して何に取り組んでいるのか？
気候・自然センターは、気候、自然、経済発展の相互関係を指導者が理解するのを支援している。複数の方向性を探るためのプラットフォームを提供し、地球の限界の範囲内で、レジリエンスと繁栄を支える道筋を検討できるようにしている。
分野や地域を越えた協力を可能にすることで、同センターは、共有された理解を実践的な気候および自然のソリューションへと具体化する取り組みにおいて、パートナーを支援している。
地質学的に活発な大陸は、より高い生物多様性を生み出す
ETHの研究者が開発した「gen3sis」モデルは、最近になって学術誌 PLoS Biology に発表された。これは機構モデルであり、地質や気候といった主要な制約条件を、生物学的メカニズムとともに表現し、そこから生物多様性のパターンが形成されうるものである。生物多様性の出現をシミュレーションするうえで、モデルに組み込むべき最も重要なプロセスは、生態学（すなわち、各種は限定された固有の生態学的ニッチを持つ）、進化、種分化、分散である。
「この4つの基本ルールがあれば、変化する環境条件のもとで生物の個体群動態をシミュレーションでき、生物がどのように誕生したかについて非常に良い説明を与えることができます」とペリシエは述べている。
研究者たちは、これらの基本的な進化のメカニズムに基づいてモデルを構築することで、個々の種ごとの（分布）データを入力する必要なしに、種の多様性をシミュレーションできる。ただし、モデルには対象となる大陸の地質学的ダイナミクスに関するデータに加え、気候復元による湿度と気温のデータが必要である。
研究者たちは現在、モデルを改良し、シミュレーションを実行している。対象は西中国の山岳地帯など、他の種の豊富な地域における生物多様性の出現である。モデルのコードと古環境の復元データはオープンソースである。関心のある進化学者や生物多様性研究者は誰でもこれを利用し、世界の異なる地域における生物多様性の形成を研究できる。
参考文献
Hagen O, Skeels A, Onstein R, Jetz W, Pellissier L. Earth history events shaped the evolution of uneven biodiversity across tropical moist forests. PNAS, 発行日: 2021年10月1日。
Hagen O, Flück B, Fopp F, Cabral JS, Hartig F, Pontarp M, et al. (2021) gen3sis: A general engine for eco-evolutionary simulations of the processes that shape Earth’s biodiversity. PLoS Biol 19(7): e3001340. doi: 10.1371/journal.pbio.3001340call_made
