Как африканские деревья покорили леса Юго-Восточной Азии

Несколько деревьев семейства Dipterocarpaceae на верхушках кроны в малайзийском штате Сабах на острове Борнео. Nokuro

Dipterocarpaceae — это семейство деревьев, характерных для Юго-Восточной Азии, которые доминируют в кронах лесов и часто служат убежищем для орангутангов. Их происхождение долгое время оставалось загадкой, пока тщательное изучение окаменелостей в сочетании с исследованиями в области тектоники плит и генетическими данными не выявило их африканское происхождение. Но как же тогда эти деревья смогли попасть в Азию?

Леса Юго-Восточной Азии входят в число самых богатых экосистем планеты: на площади, составляющей всего 3 % суши, они являются домом для более чем 20 % известных видов растений, значительная часть которых является эндемичной, то есть не встречается больше нигде. Среди их самых впечатляющих обитателей — Dipterocarpaceae, семейство тропических деревьев с крылатыми плодами (отсюда и их название, от греческого di — «два», pteron — «крыло» и karpós — «плод»), которые могут достигать почти 100 метров в высоту, что эквивалентно 30-этажному зданию.

Плоды Shorea siamensis. neenawat khenyothaa

Эти гиганты отличаются характерной кроной с ярусами ветвей, напоминающими цветную капусту, и занимают до 80 % полога леса. Некоторые деревья избегают любого соприкосновения с ветвями соседей — это явление называется «застенчивостью верхушек».

Здесь явление «застенчивости верхушек» наблюдается на выращенных экземплярах Dryobalanops aromatica — вида, который выращивается ради ценной смолы, которую он производит. Сфотографированные деревья одинакового возраста и размера, что способствует тому, что ветви находятся на одинаковой высоте, благодаря чему это явление хорошо видно. Patrice78500, CC BY

Помимо своего впечатляющего вида, они играют важную экологическую роль: они формируют структуру леса и определяют существование многих других видов, например, предоставляя убежище знаковым орангутанам или служа источником обильной пищи для насекомых благодаря своим плодам.

Но одним из самых удивительных аспектов, несомненно, является их происхождение: эти символические для Юго-Восточной Азии деревья на самом деле, по-видимому, родом из Африки. Так как же объяснить присутствие африканских групп на другом континенте?

На первый взгляд, ничто не предрасполагало Dipterocarpaceae к такому путешествию: их семена должны быстро прорастать, а любое морское путешествие исключено, поскольку соленая вода смертельна для зародыша. Чтобы понять их историю, нужно сменить масштаб: выйти из пространства и войти во время, вернувшись на несколько десятков миллионов лет назад.

Как восстанавливают историю групп растений?

Именно этим занимается биогеография — научная дисциплина, изучающая распределение живых организмов в пространстве и во времени. Чтобы восстановить эволюционную историю той или иной группы, ученые сопоставляют данные из нескольких источников.

Родственные связи между видами, называемые филогенетическими деревьями, устанавливаются на основе генетических данных и морфологических признаков (в основном цветов и плодов). На основе филогенетических деревьев можно сформулировать гипотезы о местах происхождения организмов.

Затем эти гипотезы сопоставляются с палеонтологическим материалом, то есть совокупностью известных и зарегистрированных окаменелостей, которые дают прямые доказательства прошлого существования этих организмов. Используемые окаменелости могут быть самыми разными: окаменелое дерево, листья, плоды или даже пыльцевые зерна. Последние особенно ценны, так как хорошо сохраняются в отложениях. Окаменелости датируются, в частности, с помощью радиометрических методов, и идентифицируются с помощью инструментов визуализации, от классической микроскопии до рентгеновской томографии, позволяющих наблюдать мелкие анатомические структуры.

Наконец, необходимо учитывать тектонику плит: в течение геологического времени континенты смещались, так что географические координаты окаменелости не обязательно соответствуют ее первоначальному местоположению в момент жизни организма. Только объединив всю эту информацию, можно восстановить распространение растений в любой момент истории и таким образом проследить их эволюцию.

Ископаемые являются лучшими эмпирическими доказательствами

В случае Dipterocarpaceae самые древние из известных ископаемых происходят из Африки: это пыльцевые зерна, датируемые концом мелового периода (между 72 и 66 миллионами лет назад), обнаруженные в 2022 году на территории современного Южного Судана. Однако в тот же период и в начале следующей эры, кайнозоя, в Азии не было зарегистрировано ни одного ископаемого Dipterocarpaceae.

Это наблюдение контрастирует с современным распространением семейства: около 500 видов в Юго-Восточной Азии, против всего лишь около двадцати в Африке и одного в Южной Америке. Долгое время это наблюдение позволяло предположить азиатское происхождение, но эта гипотеза плохо объясняла присутствие семейства на других континентах и оставалась спорной.

Только в течение последних тридцати лет, благодаря прогрессу в области генетического анализа и накоплению ископаемых доказательств, альтернативная гипотеза об африканском происхождении стала доминирующей. Точнее, о происхождении на Гондване — древнем суперконтиненте южного полушария, который более 160 миллионов лет назад объединял, в частности, Африку, Южную Америку, Индию, Антарктиду и Австралию, а впоследствии распался на отдельные части.

Великое путешествие на дрейфующей Индии

«Я не могу нести его за тебя, но я могу нести тебя!» — говорил хоббит Сэм Гэмджи о Едином кольце своему сильно ослабевшему другу Фродону в «Властелине колец».

Подобным образом, Dipterocarpaceae не смогли самостоятельно преодолеть обширные океанские просторы, но были перенесены континентом, на котором они находились. Во время распада Гондваны в меловом периоде Индия отделилась от Африки и начала свое продвижение на север через Неотетис, океан, который сегодня исчез.

Сначала она столкнулась с частью Мьянмы, а затем с Азией около 50 миллионов лет назад, что привело к образованию Гималаев. Таким образом, диптерокарповые смогли перейти из Африки в Индию, когда эти два континента еще находились близко друг к другу и располагались недалеко от экватора, а затем из Индии в Юго-Восточную Азию по мере приближения окончательного столкновения. Этот сценарий был предложен еще в 1950-х годах, но значительно уточнился за последние 20 лет благодаря многочисленным геологическим и палеонтологическим исследованиям, посвященным столкновению Индии и Азии. Его достоинство заключается в том, что он учитывает как данные осколочных останков, так и современное распространение видов.

Изменение ареала распространения Dipterocarpaceae с течением времени и в ходе столкновения Индийского и Азиатского континентов, включая Мьянму. Переработано на основе Hoorn & Lim 2022 и Licht et al. 2025. Предоставлено автором

История успеха для некоторых

Дальнейшая история этого семейства является классическим примером в биогеографии: хотя Dipterocarpaceae происходят из Африки, они в основном диверсифицировались на Индийском субконтиненте во время его перехода, а затем и после столкновения. Затем они успешно заселили Юго-Восточную Азию, так же как и другие деревья гондванского происхождения, такие как некоторые пальмы, семейства каки, дуриан или инжир.

Этот успех Dipterocarpaceae, вероятно, обусловлен несколькими факторами: плодовитым размножением, при котором деревья синхронно производят огромное количество плодов, конкурентоспособным ростом, позволяющим им быстро доминировать в пологе, а также симбиотическим взаимодействием с микоризными грибами.

Конец пути для других

Однако не все растительные линии, которые следовали по схожим траекториям, достигли такого же успеха. Переход через «Индо-Мьянмарский коридор» иногда оказывался тупиком. Окаменелости древесины, обнаруженные в Мьянме и датируемые 45–30 миллионами лет назад, свидетельствуют о древнем присутствии других групп гондванского происхождения, таких как близкие родственники эвкалиптов или деревья рода Cola, давшего название знаменитому напитку.

Однако, похоже, ни одно из этих деревьев не смогло заселить Юго-Восточную Азию: они исчезли из этого региона, что называется «экстирпацией», вероятно, в результате резких климатических изменений, произошедших в миоцене, между 23 и 5 миллионами лет назад.

Слева: анатомический срез окаменелого дерева (~45 млн лет) из Мьянмы, близкого родственника рода Cola, под микроскопом, демонстрирующий сосуды, проводящие сок, полосчатую паренхиму, накапливающую питательные вещества, лучи и волокна, обеспечивающие прочность ствола. В центре: современная древесина вида Cola nitida, окрашенная искусственным способом, демонстрирующая чрезвычайное сходство с окаменелостью. Справа: плод Cola nitida и красноватые семена, очищенные от мякоти, которые впоследствии используются для приготовления энергетического напитка. Окаменелость и древесина: Nicolas Gentis. Плод: Bob Walker (изменен), предоставлено автором

Общие черты известны, но детали истории остаются в тени

Хотя сегодня нам удалось разгадать некоторые загадки, исследование прошлого — это долгий и кропотливый процесс, и многие вопросы по-прежнему остаются открытыми. Восстановление точных траекторий и временных рамок расселения, темпов диверсификации и взаимодействия с климатическими изменениями остается серьезной задачей. Другие обмены флорой, в частности между Австралией и Азией, известные как Сунда-Сахул, также сформировали эти леса. Таким образом, предстоит найти еще много улик, чтобы понять, почему одни группы сохранились в Азии, а другие — нет.

Интересно, что животные, похоже, следовали по другим траекториям: во многих случаях обмен происходил в основном из Евразии на другие континенты. Так, несколько групп млекопитающих, таких как предки носорогов, жирафов, зебр, кошачьих или многих приматов, заселили Африку из Евразии; только род слонов имеет африканское происхождение.

В Европе крупное событие, известное как «Великий разрыв», произошедшее около 34 миллионов лет назад, ознаменовало значительное обновление фауны, связанное с появлением азиатских видов. Почти все приматы исчезли, как и большое количество эндемичных млекопитающих, в то время как появились носороги, близкие родственники бегемотов, грызуны, такие как хомяки или бобры, а также мелкие хищники, такие как еж.

Понимание этих прошлых распределений не является лишь предметом научного интереса: оно позволяет выявить факторы, которые способствуют или ограничивают успех видов в долгосрочной перспективе. В контексте быстрого изменения климата эти знания ценны для прогнозирования реакции экосистем и определения направлений стратегий сохранения.

Что касается Dipterocarpaceae, то более 65 % видов сегодня находятся под угрозой из-за деятельности человека, в частности из-за вырубки лесов для добычи древесины или посадки масличных пальм. Таким образом, сохранение этих деревьев обеспечивает сохранение всех живых существ, которые от них зависят.