Da Charles Darwin først sejlede ind i troperne ombord på HMS Beagle i 1835, blev han lamslået. Den 26-årige naturforsker havde forventet at finde det samme niveau af mangfoldighed af planter og dyr, som han havde efterladt i de højere breddegrader i Plymouth, England. I stedet for på de svage Galapagosøer fandt han et væld af mærkelige og forskelligartede væsener, der trives sammen.
Relateret indhold
- Hvordan tusind år gamle træer blev det nye elfenben
- Hvordan forskere og oprindelige grupper kan slå sig sammen for at beskytte skove og klima
- Hvorfor 10 daglige tonsvis af ant Poop holder denne regnskov blomstrende
Da han rodede i land for at udforske, noterede Darwin i sine notater, at antallet af forskellige ”grøntsager og dyr” indbyggere på små tropiske øer var slående højere end på andre steder langs hans sejlads. Han spekulerede på: Hvordan var det muligt, at troperne syntes at have så meget mere mangfoldighed end de mere nordlige skove i Europa? Bør ikke disse tætpakkede væsener have kæmpet for udryddelse for længe siden?
Darwin fandt aldrig ud af svaret på det særlige mysterium (han havde trods alt meget i sindet), og spørgsmålet varede således i et andet århundrede. Endelig i de tidlige 1970'ere kom to økologer uafhængigt af med den samme hypotese for at forklare det mystiske fænomen - i det mindste med træer.
Daniel Janzen og Joseph Connell fremlagde en tilsyneladende kontroversiel forklaring. Måske, oplyste de, er den forbløffende plantemangfoldighed, vi finder i tropiske skove, muliggjort af to faktorer: tilstedeværelsen af "naturlige fjender", der er målrettet mod specifikke arter og holder befolkningsstørrelse i skak, og tendensen for unge af en art til at bosætte sig langt væk fra deres forældre, uden for disse rovdyrs rækkevidde.
Indtil for nylig har forskere kun været i stand til at bevise, at Janzen-Connell-hypotesen gælder i lokaliserede undersøgelser. Problemet var, de manglede adgang til den slags globale datasæt, der var nødvendige for at forklare det bredere planetmønster med faldende mangfoldighed fra ækvator til poler. I en ny undersøgelse, der blev offentliggjort i sidste uge i tidsskriftet Science, viser forskere, at denne hypotetiserede mekanisme faktisk er ansvarlig for globale tendenser inden for skovbiologisk mangfoldighed.
Myers har en tropisk træplante i Amazonas regnskov i Peru. (Jonathan Myers) Sidste år rejste skovøkologer Jonathan Myers og Joe LaManna til et værksted i Hainan, Kina, der fokuserede på analyse af data genereret af Smithsonians Forest Global Earth Observatory (ForestGEO), et netværk af 60 skove over hele planeten, der udtømmende overvåges. Myers og LaManna, begge fra Washington University i Saint Louis, Missouri, vidste, at ForestGEO kunne levere det globale datasæt, de havde brug for, for at besvare det spørgsmål, der har irriteret dem og andre økologer siden Darwins rejse.
”En af de markante forskelle mellem tempereret og tropisk er, at alle disse” ekstra ”arter er meget sjældne, ” siger LaManna, en postdoktoral forsker og første forfatter af den nye undersøgelse. Overvej, at tempererede skove kan pakkes væg til væg med rødtræer, mens troperne er prikket med et væld af unikke træer, der ofte findes isoleret fra andre i deres arter. ”Hvordan kan disse sjældne arter vedvare ud over udryddelse?” Spørger Myers, en professor i biologi og medforfatter til undersøgelsen.
Besvarelse af dette spørgsmål krævede et massivt tilsagn. Datasættet talte 2, 4 millioner træer fra 3.000 arter på en krævende måde for at sikre sammenlignelighed på tværs af hver skov. Mere end 50 medforfattere fra 41 institutioner, inklusive Smithsonian, analyserede derefter dataene, som spænder over 24 ForestGEO-plot omkring planeten. ”Det var meget, ” siger LaManna. ”Hver stamme ned til en centimeter i diameter er kortlagt, målt, tagget og identificeret.”
Den herculean indsats betalte sig. Efter at have analyseret dataene fandt de en overraskende tendens: I områder med et større antal voksne træer var der færre unge planter af samme art. Dette mønster var markant mere markant i troperne end i de tempererede regioner, de indtog i stikprøven.
Dette betyder, at i modsætning til i økosystemer med højere breddegrad, nær ækvatortræerne er mindre tilbøjelige til at eksistere omkring naboer i samme familie. Det er som om træforældrene og deres ungplantede børn på et tidspunkt var enige om, at det var tid til at flytte ud af kælderen. Bortset fra i en skov, der bor længere fra hinanden, tillader ikke kun forældretræerne at blive luksuriøse i deres tomme rede. Det er et spørgsmål om liv og død for arten.
”Med træer er det mindre en direkte virkning af forældretræet på afkommet, ” siger Myers. ”Det er en indirekte virkning, hvor de naturlige fjender, der angriber de voksne, også angriber afkommet.” Disse fjender kunne være patogener, frøryggerier eller planteetere, der er målrettet mod en art. Ligesom tæt befolkning i byer muliggør hurtig spredning af smitsomme sygdomme, kan disse fjender hurtigt ødelægge en tæt skov af samme art.
Hvis dine planter bosætter sig længere væk, er det dog mindre sandsynligt, at en fjende vil udslette dem alle. ”Du tænker på fjender som værende dårlige påvirkninger på træer, især dem med lav overflod, ” siger LaManna. ”Men de kan være en stærk stabiliserende styrke - [fjender] kan faktisk buffe dem og forhindre dem i at blive udryddet.” Du siger måske: Med fjender som denne, hvem har brug for venner?
”Det har ændret den måde, jeg tænker på økologi på, ” siger Myers. "Fjenden kan faktisk have en gavnlig virkning ved at opretholde de sjældne arter i disse samfund, især i troperne."
Urtete rovdyr efterlader hulede blade i Madidi, Bolivia. (Jonathan Myers) Dataene giver overbevisende forklaring på, hvorfor vi ser de globale biodiversitetsmønstre, vi gør, siger Gary Mittelbach, en skovøkolog og professor i integrativ biologi ved Michigan State University, som ikke var involveret i undersøgelsen. ”Det faktum, at de var i stand til at vise det på verdensplan med standardiserede metoder, hjælper med at størkne ideen, ” siger Mittelbach.
En svaghed ved undersøgelsen er, at selv om det indebærer en global tendens, er der ingen prøver fra nord for Centraleuropa eller syd for Papua Ny Guinea. ”Jeg ønsker gerne, at de havde flere [skove] i Asien og Europa, så ikke alle de høje breddegrader er i Nordamerika, ” siger Mittelbach. Selv med mangel på prøver fra høje breddegrader, ”er jeg dog stadig overbevist om mønsteret, ” siger han.
Skønt forskerne med succes viste, at den tendens, som Janzen og Connell fremlægger, stemmer, er spørgsmålet om, hvad der præcist får troperne til at være så forskellig, stadig tilbage.
Myers spekulerer i, at stabiliteten i det tropiske klima kan bidrage til dets rige biologiske mangfoldighed sammenlignet med de drastiske ændringer, der har fundet sted over den geologiske tid i de højere breddegrader. ”Der har været meget mere forstyrrelse i den tempererede zone” i de sidste tusinder af år, siger han. Med "forstyrrelse" betyder Myers isplader, som gentagne gange bulldozede over Nordamerika i Jordens fortid.
Troperne har ikke udholdt sådanne forstyrrelser. Forskere tilskriver den høje reproduktion og lave udryddelsesgrad i tropiske arter af planter og dyr det relativt komfortable klima. Det har fungeret godt for dem indtil nu, men skove rundt om i verden ændrer sig som et resultat af mere flygtige klimamønstre. Når højere breddegrader for eksempel bliver varmere, vandrer tempererede træer langsomt nordpå.
”Der kan være en direkte eller indirekte påvirkning af klimaet ved at mægle styrken af de biotiske interaktioner mellem fjender og træer, ” siger Myers. "Hvor det er varmere eller vådere, kan du forvente, at patogener vil have en stærkere indflydelse."
Den globale tendens, som disse forskere har afsløret, illustrerer, hvor meget mangfoldigheden af biologisk liv på Jorden kan hænge sammen med små interaktioner. ”Denne mekanisme er en global skala, og vi taler om interaktion mellem voksne, unge og deres specialiserede fjender i størrelsesordenen 10 meter, ” siger LaManna. ”Den meget lokale interaktion bidrager til et mønster af biodiversitet over hele kloden.”
