Keď Charles Darwin prvýkrát vplával do trópov na palube HMS Beagle v roku 1835, bol ohromený. 26-ročný prírodovedec očakával, že nájde rovnakú úroveň diverzity rastlín a živočíchov, akú zanechal vo vyšších zemepisných šírkach v anglickom Plymouthe. Namiesto toho našiel na špinavých Galapágskych ostrovoch spolu veľa dychtivých a rozmanitých stvorení.
Súvisiaci obsah
- Ako sa tisíce rokov staré stromy stali novou slonovinou
- Ako sa vedci a domorodé skupiny môžu spojiť, aby chránili lesy a podnebie
- Prečo 10 denných ton mravec hovädzieho dobytka udržiavať tento dažďový prales prosperujúci
Veslovanie na breh, aby preskúmal, Darwin poznamenal vo svojich poznámkach, že počet rôznych „rastlinných a živočíšnych“ obyvateľov na malých tropických ostrovoch bol nápadne vyšší ako na iných miestach pozdĺž jeho plavby. Uvažoval: Ako je možné, že v trópoch sa zdalo, že v sebe drží oveľa väčšiu rozmanitosť ako severnejšie lesy Európy? Nemali by tieto pevne zabalené bytosti bojovať už dávno pred vyhynutím?
Darwin nikdy nenašiel odpoveď na toto konkrétne tajomstvo (koniec koncov, mal na mysli veľa), a tak otázka trvala ďalšie storočie. Na začiatku sedemdesiatych rokov dvaja ekológovia nezávisle prišli s rovnakou hypotézou, aby vysvetlili záhadný jav - aspoň so stromami.
Daniel Janzen a Joseph Connell predložili zdanlivo kontraintuitívne vysvetlenie. Možno predpokladajú, že úžasná rozmanitosť rastlín, ktorú nájdeme v tropických lesoch, umožňujú dva faktory: prítomnosť „prírodných nepriateľov“, ktorí sa zameriavajú na konkrétne druhy a udržiavajú veľkosť populácie pod kontrolou, a tendencia mladých jedincov jedného druhu usadiť sa ďaleko. od svojich rodičov, mimo dosahu týchto predátorov.
Až do nedávnej doby vedci dokázali iba dokázať, že hypotéza Janzen-Connell platí v lokalizovaných štúdiách. Problém bol v tom, že im chýba prístup k takým druhom globálnych súborov údajov, ktoré sú potrebné na vysvetlenie širšieho planetárneho modelu klesajúcej diverzity od rovníkov po póly. Teraz, v novej štúdii uverejnenej minulý týždeň v časopise Science, vedci ukazujú, že tento predpokladaný mechanizmus je skutočne zodpovedný za globálne trendy v biodiverzite lesov.
Myers drží sadenice tropických stromov v amazonskom dažďovom pralese v Peru. (Jonathan Myers) Minulý rok ekológovia lesov Jonathan Myers a Joe LaManna navštívili workshop v čínskom Hainane zameraný na analýzu údajov generovaných Smithsonianským globálnym observatóriom lesa (ForestGEO), sieťou 60 lesov na celej planéte, ktoré sa podrobne monitorujú. Myers a LaManna, Washingtonská univerzita v Saint Louis, Missouri, vedeli, že ForestGEO by mohol poskytnúť globálny súbor údajov, ktorý potrebovali na zodpovedanie otázky, ktorá ich obťažuje a iných ekológov od Darwinovej cesty.
„Jeden z výrazných rozdielov medzi miernymi a tropickými pásmami je, že všetky tieto„ extra “druhy sú veľmi zriedkavé, “ hovorí LaManna, doktorandka a prvý autor novej štúdie. Zoberme si, že mierne lesy môžu byť zaplnené stenami za stromami sekvojovými stromami, zatiaľ čo trópy sú posiate hukotom jedinečných stromov, ktoré často existujú v izolácii od ostatných v ich druhoch. „Ako môžu tieto vzácne druhy pretrvávať pred vyhynutím?“ Pýta sa Myers, profesor biológie a spoluautor štúdie.
Odpoveď na túto otázku si vyžadovala obrovský záväzok. Súbor údajov spojil presne 2, 4 milióna stromov z 3 000 druhov s cieľom zabezpečiť porovnateľnosť v každom lese. Viac ako 50 spoluautorov zo 41 inštitúcií vrátane Smithsoniana potom analyzovalo údaje, ktoré preklenuli 24 pozemkov ForestGEO okolo planéty. "Bolo to veľa, " hovorí LaManna. „Každý kmeň sa zmenšuje na jeden centimeter v priemere je mapovaný, meraný, označený a identifikovaný.“
Herkulovské úsilie sa vyplatilo. Po analýze údajov zistili prekvapivý trend: V oblastiach s vyšším počtom dospelých stromov bolo menej mladých stromčekov toho istého druhu. Tento obraz bol nápadne výraznejší v trópoch ako v miernych oblastiach, z ktorých sa odobrali vzorky.
To znamená, že na rozdiel od ekosystémov s vyššou zemepisnou šírkou je menej pravdepodobné, že v blízkosti rovníkových stromov budú žiť okolo susedov tej istej rodiny. Je to, akoby sa rodičia stromu a ich súrodenci v určitom okamihu jednomyseľne zhodli na tom, že je čas odísť zo suterénu. S výnimkou lesa neumožňuje bývanie ďalej od seba rodičovské stromy rozmnožovať sa v prázdnom hniezde. Je to záležitosť života a smrti pre tento druh.
"Pri stromoch je to menší priamy účinok rodičovského stromu na potomkov, " hovorí Myers. „Je to nepriamy účinok, keď prirodzení nepriatelia, ktorí útočia na dospelých, tiež útočia na potomkov.“ Títo nepriatelia môžu byť patogény, predátori semien alebo bylinožravci, ktorí sa zameriavajú na jeden druh. Rovnako ako husté ľudské populácie v mestách umožňujú rýchle šírenie prenosných chorôb, títo nepriatelia môžu rýchlo zničiť hustý les toho istého druhu.
Ak sa však vaše sadenice usadia ďalej, je menej pravdepodobné, že ich niekto vymaže. "Myslíš si, že nepriateľov sú zlé vplyvy na stromy, najmä tie s nízkym výskytom, " hovorí LaManna. "Ale môžu to byť silné stabilizačné sily - [nepriatelia] ich môžu skutočne potlačiť a zabrániť ich vyhynutiu." Mohli by ste povedať: S takými nepriateľmi, kto potrebuje priateľov?
"Zmenilo sa to tak, ako si myslím o ekológii, " hovorí Myers. „Nepriateľ môže mať skutočne priaznivý vplyv na udržiavanie vzácnych druhov v týchto komunitách, najmä v trópoch.“
Herbiverní predátori zanechávajú za otvorenými listami v Madidi v Bolívii. (Jonathan Myers) Údaje poskytujú presvedčivé vysvetlenie, prečo vidíme globálne vzorce biodiverzity, ktoré robíme, hovorí Gary Mittelbach, ekológ lesa a profesor integračnej biológie na Michiganskej štátnej univerzite, ktorý sa nezúčastnil štúdie. „Skutočnosť, že ju dokázali ukázať na celom svete pomocou štandardizovaných metód, pomáha tento nápad upevniť, “ hovorí Mittelbach.
Jednou slabinou štúdie je, že hoci to naznačuje globálny trend, neexistujú žiadne vzorky zo severu strednej Európy alebo južne od Papuy-Novej Guiney. „Prial by som si, aby mali viac [lesov] v Ázii a Európe, takže nie všetky lesy s vysokou zemepisnou šírkou sú v Severnej Amerike, “ hovorí Mittelbach. Dokonca aj s nedostatkom vzoriek z veľkých zemepisných šírok však „som stále dosť presvedčený o tomto modeli, “ hovorí.
Hoci vedci úspešne ukázali, že trend, ktorý predložili Janzen a Connell, je pravdivý, stále zostáva otázkou, čo presne spôsobuje rozmanitosť trópov.
Myers špekuluje, že stabilita tropického podnebia môže prispieť k jeho bohatej biodiverzite v porovnaní s drastickými zmenami, ku ktorým došlo v geologickom čase vo vyšších zemepisných šírkach. „V miernom pásme bolo za posledné tisíce rokov oveľa viac narušenia.“ Pod pojmom „narušenie“ sa rozumie ľadová pokrývka, ktorá v minulosti na Zemi opakovane buldozovala po celej Severnej Amerike.
Trópy také poruchy nevydržali. Vedci pripisujú vysokú mieru rozmnožovania a nízku mieru vyhynutia tropických druhov rastlín a živočíchov relatívne pohodlnej klíme. Doteraz to pre nich dobre fungovalo, ale lesy po celom svete sa menia v dôsledku nestabilnejších klimatických modelov. Napríklad, keď sa vyššie zemepisné šírky otepľujú, mierne stromy migrujú pomaly na sever.
"Môže mať priamy alebo nepriamy vplyv na klímu pri sprostredkovaní sily biotických interakcií medzi nepriateľmi a stromami, " hovorí Myers. "Tam, kde je teplejšie alebo vlhšie, môžete očakávať, že patogény budú mať silnejší vplyv."
Globálny trend, ktorý títo vedci odhalili, ukazuje, do akej miery môže rozmanitosť biologického života na Zemi závisieť od interakcií v malom meradle. "Tento mechanizmus je proces globálneho rozsahu a hovoríme o interakciách medzi dospelými, mladými a ich špecializovanými nepriateľmi na stupnici 10 metrov, " hovorí LaManna. „Táto interakcia na miestnej úrovni prispieva k modelu biodiverzity na celom svete.“
