Amikor Charles Darwin 1835-ben először belépett a trópusokra a HMS Beagle fedélzetén, megdöbbent. A 26 éves természettudós elvárása szerint ugyanolyan szintű növények és állatok változatosságát fogja megtalálni, mint amit az angliai Plymouth magasabb szélességén hagyott maga után. Ehelyett a balzsamos Galapagos-szigeteken sok különös és különféle lényt talált, amelyek együtt élnek.
kapcsolodo tartalom
- Hogyan vált ezeréves fák az új elefántcsontvá
- Hogyan tudnak a tudósok és az őslakos csoportok együttműködni az erdők és az éghajlat védelmében?
- Miért 10 napi hangya a hangya tartja ezt az esőerdő virágzó
Felfedezve partra szállt, Darwin jegyzeteiben megjegyezte, hogy az apró trópusi szigeteken a különféle „növényi és állati” lakosok száma feltűnően nagyobb, mint más útvonalak mentén. Kíváncsi volt: Hogyan lehet, hogy a trópusok sokkal sokféleséget mutatnak, mint Európa északibb részein fekvő erdők? Nem kellene ezeknek a szorosan csomagolt lényeknek régen a kihalásért küzdeni?
Darwin soha nem találta meg a választ erre a rejtélyre (elvégre nagyon sokat gondolkodott benne), és így a kérdés egy évszázadig fennmaradt. Végül, az 1970-es évek elején két ökológus önállóan állította fel ugyanazt a hipotézist, hogy magyarázza a titokzatos jelenséget - legalábbis fákkal.
Daniel Janzen és Joseph Connell látszólag ellentétesen magyarázó magyarázatot tett. Valószínűleg, a trópusi erdőkben tapasztalt elképesztő növényi sokféleséget két tényező teszi lehetővé: „természetes ellenségek” jelenléte, amelyek meghatározott fajokat céloznak meg, és ellenőrzik a populáció méretét, valamint az egyik faj fiataljai hajlamosak távoli településre a szüleiktől, a ragadozók által elérhetetlen módon.
A közelmúltban a kutatók csak be tudták bizonyítani, hogy a Janzen-Connell hipotézis igaz a lokalizált vizsgálatokban. A probléma az volt, hogy nem tudtak hozzáférni a globális adatkészletekhez, amelyek szükségesek ahhoz, hogy megmagyarázzák a szélesebb bolygóbeli mintázatot, amely szerint az egyenlítőtől a pólusokig csökken a sokféleség. A múlt héten a Science folyóiratban közzétett új tanulmányban a kutatók kimutatták, hogy ez a feltételezett mechanizmus valóban felelős az erdő biológiai sokféleségének globális tendenciáiról.
Myers trópusi fa palántát tart az Peru esőerdőben. (Jonathan Myers) Tavaly Jonathan Myers és Joe LaManna erdészeti ökológusok a Kínában, Hainanban tartott műhelybe utaztak, amely a Smithsonian Forest Global Earth Observatory (ForestGEO) által generált adatok elemzésére összpontosult, amely a bolygó egész 60 erdőjének hálózata, amelyet kimerítően figyelnek. Myers és LaManna, mind a Missouri-i Saint Louis-i Washington Egyetemen tudták, hogy a ForestGEO megadhatja a globális adatkészletet, amelyre szükségük van ahhoz, hogy megválaszolják azt a kérdést, amely Darwin útja óta zavarja őket és más ökológusokat.
„A mérsékelt éghajlat és a trópusok közötti szembeszökő különbség az, hogy az összes„ extra ”faj nagyon ritka” - mondja LaManna, posztdoktori kutató és az új tanulmány első szerzője. Vegye figyelembe, hogy a mérsékelt éghajlatú erdők falról falra csomagolhatók redwood fákkal, míg a trópusokon egyedülálló fák borítékkal vannak ellátva, amelyek gyakran különböznek egymástól a fajukban. „Hogyan lehetnek ezek a ritka fajok a kihalás ellen?” - kérdezi Myers, a biológia professzora és a tanulmány társszerzője.
A kérdés megválaszolása hatalmas vállalkozást igényelt. Az adatállomány 3000 fajból 2, 4 millió fát gyűjtött össze pontosan, hogy az erdők összehasonlíthatóságot biztosítsanak. Ezután 41 intézmény több mint 50 társszerzője, köztük a Smithsonian is, elemezte az adatokat, amelyek 24 ForestGEO telepet fedtek le a bolygó körül. "Ez nagyon sokat tett" - mondja LaManna. "Minden szárát átmérőjű centiméterig leképezik, megmérik, megcímkézik és azonosítják."
A herkuláris erőfeszítés megtérült. Az adatok elemzése után meglepő tendenciát találtak: A nagyobb felnőtt fákkal rendelkező területeken kevesebb volt ugyanazon faj fiatal csemete. Ez a mintázat feltűnően kifejezettebb volt a trópusokon, mint azokban a mérsékelt térségekben, amelyekben a mintákat vették.
Ez azt jelenti, hogy a magasabb szélességi fokú ökoszisztémáktól eltérően, az Egyenlítő közelében a fák kevésbé valószínű, hogy együtt élnek ugyanabban a családban lévő szomszédok körül. Úgy tűnik, hogy valamikor a fa szülei és csemete gyerekeik egyhangúlag egyetértenek abban, hogy ideje elmenni az alagsorból. Az erdő kivételével a távolabbi távoli élet nem csak azt teszi lehetővé, hogy a szülőfák kiürüljenek az üres fészekben. Ez a faj életének és halálának kérdése.
„A fák esetében ez nem olyan közvetlen hatással van az szülő fa az utódokra” - mondja Myers. „Ez közvetett hatás, amikor a felnőtteket támadó természetes ellenségek szintén megtámadják az utódokat.” Ezek az ellenségek lehetnek kórokozók, vetőmagok ragadozók vagy növényevők, amelyek egy fajt céloznak meg. Ugyanúgy, ahogy a városokban élő sűrű emberi populációk lehetővé teszik a fertőző betegségek gyors terjedését, ezek az ellenségek gyorsan megsemmisíthetik ugyanazon faj sűrű erdőjét.
Ha a csemetek távolabb helyezkednek el, kevésbé valószínű, hogy bármelyik ellenség mindent elpusztít. „Úgy gondolja, hogy az ellenség káros hatással van a fákra, különösen az alacsony bőségűekre” - mondja LaManna. „De ezek erős stabilizáló erő lehetnek - az [ellenségek] valójában pufferolhatják őket, és megakadályozhatják őket a kihalástól.” Azt mondhatnád: Ilyen ellenségekkel, kinek van szüksége barátokra?
"Megváltozott az ökológia gondolkodásának módja" - mondja Myers. "Az ellenség valóban jótékony hatással lehet a ritka faj fenntartására ezeken a közösségeken, különösen a trópusokon."
A növényevő ragadozók magukat hagynak hátra a bolídiai Madidiben. (Jonathan Myers) Az adatok meggyőző magyarázatot adnak arra, hogy miért látjuk a globális biodiverzitási mintákat, mondja Gary Mittelbach, erdőökológus és a Michigan Állami Egyetem integráló biológiai professzora, aki nem vett részt a tanulmányban. "Az a tény, hogy világszerte meg tudták mutatni szabványosított módszerekkel, elősegíti az ötlet megszilárdulását" - mondja Mittelbach.
A tanulmány egyik gyengesége, hogy bár globális trendre utal, nincsenek minták Közép-Európa északi részétől vagy Pápua Új-Guineától délre. "Szeretném, ha több erdő lenne Ázsiában és Európában, tehát nem minden a nagy szélességű Észak-Amerikában van" - mondja Mittelbach. Még a magas szélességi szélességű minták hiánya miatt, még mindig nagyon meg vagyok győződve a mintáról - mondja.
Noha a kutatók sikeresen megmutatták, hogy a Janzen és Connell által kifejtett trend igaz, a továbbra is felmerülő kérdés, hogy mi okozza pontosan a trópusok változatosságát.
Myers úgy véli, hogy a trópusi éghajlat stabilitása hozzájárulhat annak gazdag biodiverzitásához, összehasonlítva a geológiai idő alatt a magasabb szélességi fokon bekövetkező drasztikus változásokkal. „A mérsékelt térségben sokkal több zavar történt” - mondja. A „zavar” alatt Myers olyan jéglapokat jelent, amelyek a Föld múltjában többször buldóroztak Észak-Amerikában.
A trópusok nem szenvedtek el ilyen zavart. A kutatók a trópusi növény- és állatfajok magas szaporodását és alacsony kihalási arányát a viszonylag kényelmes éghajlatnak tulajdonítják. Ez eddig számukra jól kidolgozott, ám az erdők szerte a világon változékonyabb éghajlati minták következtében változnak. Például, ahogy a magasabb szélességi fokok melegebbé válnak, a mérsékelt fák lassan vándorolnak észak felé.
"Az éghajlat közvetlen vagy közvetett hatással lehet az ellenségek és a fák közötti biotikus kölcsönhatások erősségének közvetítésében" - mondja Myers. "Ha melegebb vagy nedves, akkor arra számíthat, hogy a kórokozók erősebb befolyást gyakorolnak."
A kutatók által feltárt globális tendencia azt szemlélteti, hogy a Föld biológiai életének sokfélesége milyen mértékben függhet a kisméretű interakcióktól. "Ez a mechanizmus globális szintű folyamat, és a felnőttek, fiatalok és speciális ellenségeik közötti kölcsönhatásokról beszélünk 10 méteres méretben" - mondja LaManna. "Ez a nagyon helyi szintű interakció hozzájárul a biológiai sokféleség mintázatához az egész földön."
