Kui Charles Darwin 1835. aastal HMS Beagle'i pardal troopikasse purjetas, uimastati teda. 26-aastane loodusteadlane oli eeldanud, et ta leiab sama suure taimede ja loomade mitmekesisuse, kui ta oli maha jätnud Inglismaal Plymouthi kõrgematel laiuskraadidel. Selle asemel leidis ta palsamas Galapagose saartel hulga kummalisi ja mitmekesiseid olendeid, kes õitsevad koos.
Seotud sisu
- Kuidas tuhandeaastastest puudest sai uus elevandiluu
- Kuidas saavad teadlased ja põlisrahvaste rühmad metsade ja kliima kaitsmiseks koostööd teha?
- Miks kümme igapäevast tonni sipelgapesa hoiab seda vihmametsa õitsvana
Astudes uurima kaldale, kirjutas Darwin oma märkmetes, et pisikestel troopilistel saartel oli erinevate „köögiviljade ja loomade” elanike arv silmatorkavalt suurem kui mujal tema reisi ajal. Ta mõtles: Kuidas oli võimalik, et troopikas oli nii palju mitmekesisust kui Euroopa põhjapoolsemates metsades? Kas need tihedalt pakitud olendid ei oleks tohtinud seda ammu väljasuremiseks võidelda?
Darwin ei leidnud vastust sellele konkreetsele mõistatusele kunagi (oli tal ju palju meelt) ja nii püsis küsimus veel ühe sajandi vältel. Lõpuks, 1970. aastate alguses, tulid kaks ökoloogid iseseisvalt välja sama hüpotees, et selgitada salapärast nähtust - vähemalt puudega.
Daniel Janzen ja Joseph Connell esitasid pealtnäha vastupidise selgituse. Võib-olla on nende arvates troopilistes metsades leiduvat hämmastavat taimede mitmekesisust võimaldanud kaks tegurit: „looduslike vaenlaste” olemasolu, kes on suunatud konkreetsetele liikidele ja hoiavad populatsiooni suurust kontrolli all, ning ühe liigi noorte kalduvus asuda kaugele nende vanemate juurest, nende kiskjate käeulatusest kaugemale.
Kuni viimase ajani on teadlased suutnud vaid tõestada, et Janzen-Connelli hüpotees kehtib lokaliseeritud uuringutes. Probleem oli selles, et neil puudus juurdepääs globaalsetele andmekogumitele, mis on vajalikud mitmekesisuse vähenemise ekvaatori pooluste vahel laiema planeedimudeli selgitamiseks. Nüüd näitasid teadlased eelmisel nädalal ajakirjas Science avaldatud uues uuringus, et see hüpoteesitud mehhanism vastutab tõepoolest metsade bioloogilise mitmekesisuse globaalsete suundumuste eest.
Myers peab troopiliste puude seemikut Peruu Amazonase vihmametsas. (Jonathan Myers) Möödunud aastal sõitsid metsaökoloogid Jonathan Myers ja Joe LaManna Hiinas Hainanis asuvasse seminari, kus keskenduti Smithsoniani metsade globaalse maapinna vaatluskeskuse (ForestGEO) genereeritud andmete analüüsile, mis koosneb 60 planeedi kogu metsast koosnevas metsas ja mida on ammendavalt jälgitud. Myers ja LaManna, mõlemad Washingtoni ülikoolist Saint Louisist Missouris, teadsid, et ForestGEO võib pakkuda globaalset andmekogumit, mida nad vajavad, et vastata küsimusele, mis on neid ja teisi ökolooge pärast Darwini reisi häirinud.
"Üks parasvöötme ja troopika vahelist silmatorkavat erinevust on see, et kõik need" ekstra "liigid on väga haruldased, " ütleb järeldoktori ja uue uuringu esimene autor LaManna. Mõelge sellele, et parasvöötme metsi saab seinast seina pakkida punapuu puudega, samas kui troopikas on punutud unikaalsete puude kajakas, mis sageli eksisteerib nende liikide teistest eraldatuna. “Kuidas saavad need haruldased liigid väljasuremise korral püsida?” Küsib Myers, bioloogiaprofessor ja uuringu kaasautor.
Sellele küsimusele vastamine nõudis ulatuslikku ettevõtmist. Andmekogu moodustas 3000 liigist 2, 4 miljonit puud nõudlikul viisil, et tagada võrreldavus igas metsas. Seejärel analüüsis enam kui 50 kaasautorit 41 institutsioonist, sealhulgas Smithsonianist, andmeid, mis hõlmasid 24 ForestGEO krundi planeedil. "See oli palju, " ütleb LaManna. "Iga vars, mille läbimõõt on kuni sentimeeter, kaardistatakse, mõõdetakse, märgistatakse ja identifitseeritakse."
Herculean pingutus tasus end ära. Pärast andmete analüüsimist leidsid nad üllatava suundumuse: suurema täiskasvanud puude arvuga aladel oli vähem sama liigi noori taimi. See muster oli troopikas silmatorkavalt tugevam kui parasvöötme piirkonnas, kus nad valisid.
See tähendab, et erinevalt kõrgema laiuskraadi ökosüsteemidest on ekvaatori lähedal puude tõenäosus eksisteerida vähem sama pere naabrite ümber. Tundus, nagu oleks puu vanemad ja nende lapsed ühel hetkel ühehäälselt nõus keldrist välja kolima. Kaugemal elamine ei võimalda vanematel puudel oma tühjas pesas luksuda, välja arvatud metsas. See on liigi jaoks oluline elu ja surm.
"Puude puhul on see vanema puu vähem otsene mõju järglastele, " ütleb Myers. “See on kaudne mõju, kui täiskasvanud ründavad looduslikud vaenlased ründavad ka järglasi.” Need vaenlased võivad olla haigustekitajad, seemnekiskjad või taimtoidulised, kes on suunatud ühele liigile. Nii nagu linnades asuvad tihedad inimpopulatsioonid võimaldavad nakkushaiguste kiiret levikut, võivad need vaenlased kiiresti hävitada sama liigi tiheda metsa.
Kui aga taimed asustavad kaugemal, on vähem tõenäoline, et keegi vaenlane pühib nad kõik ära. "Arvate, et vaenlased mõjutavad puid halvasti, eriti madala arvukusega puid, " ütleb LaManna. "Kuid need võivad olla tugev stabiliseeriv jõud - [vaenlased] võivad neid tegelikult puhverdada ja hoida ära väljasuremise." Võite öelda: selliste vaenlastega, kes vajab sõpru?
"See on muutnud seda, kuidas ma ökoloogiast mõtlen, " ütleb Myers. "Vaenlasel võib tegelikult olla kasulik mõju haruldaste liikide säilitamisele nendes kooslustes, eriti troopikas."
Rohttaimed röövloomad jätavad Boliivia Madidisse varrelehed maha. (Jonathan Myers) Andmed pakuvad veenvat selgitust selle kohta, miks me näeme globaalseid bioloogilise mitmekesisuse mustreid, ütles Gary Mittelbach, metsaökoloog ja Michigani osariigi ülikooli integreeriva bioloogia professor, kes uuringuga ei tegelenud. "Asjaolu, et nad suutsid seda standardiseeritud meetoditega kogu maailmas näidata, aitab ideed kinnistada, " ütleb Mittelbach.
Üks uuringu nõrk külg on see, et kuigi see viitab globaalsele suundumusele, pole Kesk-Euroopa põhjaosast ega Paapua Uus-Guineast lõunas asuvaid proove. "Ma soovin, et neil oleks Aasias ja Euroopas rohkem metsi, nii et mitte kõik kõrge laiuskraadiga alad pole Põhja-Ameerikas, " ütleb Mittelbach. Isegi kõrgetest laiuskraadidest pärit proovide vähesuse tõttu on "ma endiselt mustris üsna veendunud, " ütleb ta.
Ehkki teadlased näitasid edukalt, et Janzeni ja Connelli välja toodud suundumus peab paika, püsib endiselt küsimus, mis täpselt põhjustab troopikat nii mitmekesiseks.
Myers spekuleerib, et troopilise kliima stabiilsus võib kaasa aidata selle rikkalikule bioloogilisele mitmekesisusele, võrreldes drastiliste muutustega, mis on geoloogilise aja jooksul aset leidnud kõrgematel laiuskraadidel. "Parasvöötmes on häiritud palju rohkem", ütles ta. Häirimise all tähendab Myers jääkihtusid, mis Maa minevikus korduvalt buldoosseeris kogu Põhja-Ameerikas.
Troopika pole selliseid häireid kannatanud. Teadlased omistavad troopiliste taime- ja loomaliikide kõrge paljunemise ja madala väljasuremise määra suhteliselt mugavale kliimale. See on nende jaoks siiani hästi välja töötanud, kuid metsad kogu maailmas muutuvad muutlikuma kliimamuutuse tagajärjel. Näiteks kõrgemate laiuskraadide soojenedes rändavad parasvöötme puud aeglaselt põhja poole.
"Vaenlaste ja puude vahelise biootilise vastasmõju tugevuse vahendamisel võib kliima olla otsene või kaudne mõju, " leiab Myers. "Seal, kus on soojem või märjem, võite arvata, et patogeenid mõjutavad tugevamalt."
Nende teadlaste poolt avastatud globaalne trend illustreerib vaid seda, kui palju võib Maa bioloogilise elu mitmekesisus sõltuda väiksemahulisest koostoimest. "See mehhanism on globaalse ulatusega protsess ja me räägime täiskasvanute, noorte ja nende spetsialiseeritud vaenlaste omavahelisest koostoimest 10-meetrisel skaalal, " räägib LaManna. "See väga kohalikul tasandil toimuv koostoime aitab kaasa bioloogilise mitmekesisuse kujunemisele kogu maailmas."
