芬蘭研究人員推斷，地球極地地區獨特的光照條件創造了南北兩極周圍形成環極雜交區的條件。 這些極端條件使物種之間的生殖物候同步，迫使所有物種進入較小的生殖窗口，這可以維持長期的生物多樣性。

這項來自芬蘭的研究強調了地球的極地光環境是如何透過創造物種同步繁殖的混合區域來推動生物多樣性的，從而在數百萬年的時間裡增強生物多樣性。 圖片來源：Kari Saikkonen

在最近發表的一篇研究文章中，來自芬蘭圖爾庫大學的亞北極生態學教授卡里-賽科寧（Kari Saikkonen）和他的同事們就地球極地光環境在維持生物多樣性方面的作用提出了一個新理論，其地質時間尺度跨越了數百萬年。

地球晝夜長短的特徵是：赤道地區晝夜長短全年不變，遠離赤道地區晝夜長短略有季節性變化，而靠近兩極地區晝夜長短則有很大的季節性變化。 在遙遠的北方和南方，在北極圈和南極圈內，這就形成了獨特的長達數月的”午夜太陽”現象，即夏季24 小時白晝，以及冬季的”極夜”，即太陽連續數月不升出地平線。

賽科寧說：”我們理論的核心假設是，極地的極端光照環境在兩極地區形成了混合區。”

研究人員Kari Saikkonen 和Marjo Helander 在南極洲喬治王島採集植物樣本。 來源：Kari Saikkonen

晝長對雜交的影響

與溫度不同，晝長是一個穩定的環境因素，它在不同緯度地區持續變化，但不受當地或全球氣候的影響。 因此，許多生物，尤其是光合生物，如植物和許多微生物，已經適應了利用晝長的季節性變化來確定時間，例如它們的繁殖時間。 由於它們利用光作為訊號，極地地區的光環境增加了近緣植物物種同時開花的可能性。 這反過來又為物種雜交創造了機會。

雜交是指生物與另一個物種或品種進行繁殖。 雜交可以是有意為之，例如許多農作物為了創造特定的理想性狀而進行的雜交；也可以是自然發生的，當物種彼此靠近並具有足夠的生物兼容性時就會發生雜交。

南極洲喬治王島上的企鵝。 圖片來源：Kari Saikkonen

“儘管雜交在幾乎所有生物群體中都很常見，但人們對其作為維持生物多樣性的一種力量的作用還沒有充分認識。雜交也可能涉及回交，即雜交個體與原物種個體交配。這使得基因從一個物種轉移到另一個物種，同時創造出適應不同環境條件的新基因組合，」賽科寧說。

在低緯度地區，季節之間晝長的輕微變化不會導致屬於一個物種複合體的不同基因族群、亞種或變種在繁殖時間上的重疊，也不會促進雜交。

“因此，在地球冷暖交替的周期中，物種在不同緯度的分佈範圍會發生變化，導致物種之間反復出現隔離和接觸。這導致了物種的混合和分化，並在漫長的地質年代中創造了新的生物多樣性，」賽科寧說。

加拿大。 圖片來源：Kari Saikkonen

微生物的生態意義

自生命起源以來，微生物在當前生物多樣性的演化過程中發揮了關鍵作用，並將繼續在維護和促進全球生物多樣性方面發揮重要作用。

“微生物無所不在，越來越多的證據表明，由於其生命週期短，它們具有很高的適應潛力。 許多微生物對光敏感，影響著幾乎所有動植物的健康。” 賽科寧指出：”由於所有植物和動物都有不同的微生物群，因此應該將它們作為一個整體來對待。

格陵蘭島上踢足球的人們。 圖片來源：Kari Saikkonen

氣候變遷與極地生態系統

氣候變遷和生物多樣性喪失是人類歷史上生態系統和生態系統服務面臨的最大全球性威脅之一。 地球兩極地區正以前所未有的速度變暖–比地球平均溫度快2-4 倍。

「氣候模式預測，北極海冰將在本世紀末融化。同期，南極洲的無冰面積將從現在的約2% 增加到近25%。僅南極西部冰川的融化就會導致海平面上升五米，在未來幾十年或幾百年內威脅到世界上百分之十的人口和世界上許多沿海海洋生態系統。

研究人員對傳統的以物種為中心的生物多樣性討論提出了挑戰，他們不僅關注物種，還關註生物的遺傳多樣性以及動植物的重要微生物夥伴的重要性。

“我們提出，從長遠來看，生物多樣性可以在受到干擾和大規模滅絕之後得到恢復，但生態系統將重組為新的物種組合。 這就要求我們更加關注確保足夠的遺傳、物種和物種相互作用潛力的重要性，以支持未來的多樣化以及生態系統功能和服務。

編譯自/ SciTechDaily