Коллектив бриологов под руководством ведущего научного сотрудника кафедры экологии и географии растений биологического факультета МГУ Владимира Федосова исследовал морфологию, анатомию и генетическую вариабельность широко распространенной в Евразии и на востоке Северной Америки группы околоводных мхов из рода Pseudohygrohypnum. Эта группа прежде включала всего два вида, однако исследование показало, что в нее входят как минимум восемь видов, и позволило выявить морфологические признаки, по которым эти виды можно различать. Работа была поддержана грантом Российского научного фонда (проект №18-14-00121), ее результаты опубликованы в журнале PeerJ.
Выделенный из P. eugyrium вид мха, новоописанный под названием Pseudohygrohypnum orientale Fedosov & Ignatova, sp. nov. Фотография в естественной среде обитания // Источник: Владимир Федосов
Современные исследования биологического разнообразия используют подход интегративной таксономии, возникший в результате широкого распространения секвенирования. В его рамках реконструкции филогении, основанные на молекулярных данных, дополняют традиционные анатомо-морфологические исследования. Эти методы в совокупности с математическими инструментами позволяют установить степень родства видов, оценить время их расхождения и выявить признаки, по которым виды можно различать без секвенирования их генов.
Один из ведущих мировых коллективов, который применяет подобный подход ко мхам, базируется на кафедре экологии и географии растений биологического факультета МГУ. В рамках масштабного проекта по изучению филогении, таксономии и филогеографии мхов России Владимир Федосов с коллегами обратил внимание на околоводные мхи рода Pseudohygrohypnum (сем. Pylaisiaceae), ранее насчитывавшего всего два вида: P. eugyrium и P. subeugyrium. В новом исследовании традиционный арсенал методов интегративной таксономии впервые дополнен моделированием распространения и расчетом метрик консерватизма / дивергенции экологических ниш.
«Филогенетический анализ ядерных и пластидных данных выявил восемь видов в коллекциях. Образцы, которые относились к P. eugyrium, образуют три аллопатрические линии, связанные с гумидными районами Северной и Центральной Европы, восточной части Северной Америки и Восточной Азии. Образцы, соответствующие морфологической концепции P. subeugyrium, формируют пять филогенетических линий; две из них также приурочены к районам с мягким океаническим климатом — северной Атлантике и муссонному климату Восточной Азии. Остальные три встречаются в условиях континентального климата Северной Азии, от прохладно-умеренного до арктического, — рассказывает Владимир Федосов, ведущий научный сотрудник кафедры экологии и географии растений биологического факультета МГУ. — Нами впервые получено статистическое подтверждение дивергенции экологических ниш у близкородственных мхов, а наши результаты подчеркивают важность нетропической Азии как центра разнообразия мохообразных».
Датирование филогенетической реконструкции показало, что видообразование в двух филогенетических линиях околоводных видов Pseudohygrohypnum происходило в миоцене, причем время расхождения эволюционных ветвей совпадает с похолоданиями климата 14 и 8 млн лет назад. Для сравнения: эволюционные пути шимпанзе и человека начали расходиться около 7,5 млн лет назад.
«Мы предполагаем, что разделение P. subeugyrium-комплекса в Азии могло быть вызвано прогрессирующим похолоданием и засушливостью климата, увеличением его сезонности, усилением градиентов температуры и влажности. Эти изменения сопровождались коренными перестройками наземных биомов (наиболее известное из их последствий – возникновение тундростепей с характерной для них мамонтовой фауной) и появлением новых экологических ниш, которое могло быть причиной быстрой дивергенции в изученной группе. Наши результаты, дополняющие результаты в ряде других групп мхов, полученных нашей группой ранее, свидетельствуют в пользу того, что так называемое правило Рапопорта, предполагающее сокращение разнообразия и увеличение ареалов видов от тропиков к полюсам, может быть неприменимо к мохообразным. Напротив, сильные климатические колебания в этих регионах могли послужить движущей силой видообразования», — подытоживает Владимир Федосов.
В исследовании принимали участие сотрудники Зоологического музея МГУ, Ботанического сада-института ДВО РАН, Главного ботанического сада имени Н.В. Цицина РАН, Ботанического сада Миссури (США) и Университета Южной Богемии (Чехия).
Информация и фото предоставлены пресс-службой МГУ
