芬兰研究人员推断，地球极地地区独特的光照条件创造了在南北两极周围形成环极杂交区的条件。 这些极端条件使物种之间的生殖物候同步，迫使所有物种进入一个较小的生殖窗口，这可以维持长期的生物多样性。

这项来自芬兰的研究强调了地球的极地光环境是如何通过创造物种同步繁殖的混合区来推动生物多样性的，从而在数百万年的时间里增强生物多样性。 图片来源：Kari Saikkonen

在最近发表的一篇研究文章中，来自芬兰图尔库大学的亚北极生态学教授卡里-赛科宁（Kari Saikkonen）和他的同事们就地球极地光环境在维持生物多样性方面的作用提出了一个新理论，其地质时间尺度跨越了数百万年。

地球昼夜长短的特点是：赤道地区昼夜长短全年不变，远离赤道地区昼夜长短略有季节性变化，而靠近两极地区昼夜长短则有很大的季节性变化。 在遥远的北方和南方，在北极圈和南极圈内，这就形成了独特的长达数月的"午夜太阳"现象，即夏季 24 小时白昼，以及冬季的"极夜"，即太阳连续数月不升出地平线。

赛科宁说："我们理论的核心假设是，极地的极端光照环境在两极地区形成了混合区。"

研究人员 Kari Saikkonen 和 Marjo Helander 在南极洲乔治王岛采集植物样本。 资料来源：Kari Saikkonen

昼长对杂交的影响

与温度不同，昼长是一个稳定的环境因素，它在不同纬度地区持续变化，但不受当地或全球气候的影响。 因此，许多生物，尤其是光合生物，如植物和许多微生物，已经适应了利用昼长的季节性变化来确定时间，例如它们的繁殖时间。 由于它们利用光作为信号，极地地区的光环境增加了近缘植物物种同时开花的可能性。 这反过来又为物种杂交创造了机会。

杂交是指生物与另一个物种或品种进行繁殖。 杂交可以是有意为之，例如许多农作物为了创造特定的理想性状而进行的杂交；也可以是自然发生的，当物种彼此靠近并具有足够的生物兼容性时就会发生杂交。

南极洲乔治王岛上的企鹅。 图片来源：Kari Saikkonen

"尽管杂交在几乎所有生物群体中都很常见，但人们对其作为维持生物多样性的一种力量的作用还没有充分认识。 杂交还可能涉及回交，即杂交个体与原物种个体交配。 这使得基因从一个物种转移到另一个物种，同时创造出适应不同环境条件的新基因组合，"赛科宁说。

在低纬度地区，季节之间昼长的轻微变化不会导致属于一个物种复合体的不同基因种群、亚种或变种在繁殖时间上的重叠，也不会促进杂交。

"因此，在地球冷暖交替的周期中，物种在不同纬度的分布范围会发生变化，导致物种之间反复出现隔离和接触。 这导致了物种的混合和分化，并在漫长的地质年代中创造了新的生物多样性，"赛科宁说。

加拿大。 图片来源：Kari Saikkonen

微生物的生态意义

自生命起源以来，微生物在当前生物多样性的进化过程中发挥了关键作用，并将继续在维护和促进全球生物多样性方面发挥重要作用。

"微生物无处不在，越来越多的证据表明，由于其生命周期短，它们具有很高的适应潜力。 许多微生物对光敏感，影响着几乎所有动植物的健康。" 赛科宁指出："由于所有植物和动物都有不同的微生物群，因此应该将它们作为一个整体来对待。"研究人员提出了光敏微生物如何帮助植物适应极地环境的假设。

格陵兰岛上踢足球的人们。 图片来源：Kari Saikkonen

气候变化与极地生态系统

气候变化和生物多样性丧失是人类历史上生态系统和生态系统服务面临的最大全球性威胁之一。 地球两极地区正以前所未有的速度变暖--比地球平均温度快 2-4 倍。

"气候模型预测，北极海冰将在本世纪末融化。 同期，南极洲的无冰面积将从现在的约 2% 增加到近 25%。仅南极西部冰川的融化就会导致海平面上升五米，在未来几十年或几百年内威胁到世界上百分之十的人口和世界上许多沿海海洋生态系统。"

研究人员对传统的以物种为中心的生物多样性讨论提出了挑战，他们不仅关注物种，还关注生物的遗传多样性以及动植物的重要微生物伙伴的重要性。

"我们提出，从长远来看，生物多样性可以在受到干扰和大规模灭绝之后得到恢复，但生态系统将重组为新的物种组合。 这就要求我们更加关注确保足够的遗传、物种和物种相互作用潜力的重要性，以支持未来的多样化以及生态系统功能和服务。因此，应对气候变化导致的生物多样性丧失非常重要。"

编译自/SciTechDaily