Kada je Charles Darwin prvi put uplovio u trop na brodu HMS Beagle 1835. godine, bio je omamljen. 26-godišnji prirodoslovac očekivao je da će naći istu razinu raznolikosti biljaka i životinja kao i on u višim širinama Plymouth-a u Engleskoj. Umjesto toga, na balzamičnim otocima Galapagos pronašao je mnoštvo čudnih i raznolikih stvorenja kako uspijevaju zajedno.
Povezani sadržaj
- Kako su tisuće godina stabla postala nova bjelokost
- Kako se znanstvenici i starosjedilačke grupe mogu udružiti radi zaštite šuma i klime
- Zašto 10 dnevnih tona mravinjaka i dalje buri ovu kišnu šumu
Veslajući na obali istražujući, Darwin je u svojim bilješkama zapisao da je broj različitih „biljnih i životinjskih“ stanovnika na sićušnim tropskim otocima bio nevjerojatno veći nego na ostalim mjestima duž njegova putovanja. Pitao se: Kako je moguće da se činilo da tropi imaju toliko više raznolikosti od sjevernijih šuma Europe? Ne bi li se ova čvrsto spakirana stvorenja odavno borila protiv izumiranja?
Darwin nikad nije otkrio odgovor na tu posebnu misteriju (uostalom, imao je mnogo na umu), i tako je pitanje potrajalo još jedno stoljeće. Konačno, početkom sedamdesetih godina dva su ekologa neovisno izmislila istu hipotezu kako bi objasnila tajnoviti fenomen - barem s drvećem.
Daniel Janzen i Joseph Connell iznijeli su naizgled kontratuktivno objašnjenje. Možda su, tvrde oni, zapanjujuću biljnu raznolikost koju nalazimo u tropskim šumama omogućila dva faktora: prisutnost „prirodnih neprijatelja“ koji ciljaju određene vrste i drže kontrolu nad veličinom populacije, te sklonost mladeži jedne vrste da se nasele daleko od roditelja, izvan dosega tih grabežljivaca.
Donedavno su istraživači samo mogli dokazati da Janzen-Connell hipoteza vrijedi u lokalnim studijama. Problem je bio u tome što im je nedostajao pristup vrstama globalnih skupova podataka potrebnim za objašnjenje šireg planetarnog obrasca opadanja raznolikosti od ekvatora do polova. Sada, u novoj studiji objavljenoj prošlog tjedna u časopisu Science, istraživači pokazuju da je ovaj hipotezirani mehanizam doista odgovoran za globalne trendove šumske biološke raznolikosti.
Myers drži sadnicu tropskog stabla u amazonskoj kiši u Peruu. (Jonathan Myers) Prošle godine šumski ekolozi Jonathan Myers i Joe LaManna putovali su na radionicu u Hainan u Kini usmjerenu na analizu podataka koje je stvorio Smithsonian's Forest Global Observatory Earth (ForestGEO), mreža od 60 šuma diljem planeta koje se iscrpno prate. Myers i LaManna, obojica sa Sveučilišta Washington u Saint Louisu, Missouri, znali su da ForestGEO može pružiti globalni skup podataka potreban za odgovor na pitanje koje muči i druge ekologe od Darwinove plovidbe.
"Jedna od upečatljivih razlika između umjerenih i tropika je ta što su sve te" ekstra "vrste vrlo rijetke", kaže LaManna, post-doktorski istraživač i prvi autor nove studije. Uzmite u obzir da se umjerene šume mogu nabijati od zida do zida sa drvećem crvenog drveta, dok su tropi isprepleteni hrpom jedinstvenih stabala koja često postoje izolirano od ostalih u svojim vrstama. "Kako se te rijetke vrste mogu opstati u trenutku izumiranja?", Pita Myers, profesor biologije i koautor studije.
Odgovor na to pitanje zahtijevao je ogroman poduhvat. Podaci su na zahtjevan način objedinili 2, 4 milijuna stabala iz 3000 vrsta kako bi se osigurala usporedivost u svakoj šumi. Više od 50 koautora iz 41 institucije, uključujući Smithsonian, tada je analiziralo podatke koji su obuhvaćali 24 parcele ForestGEO širom planete. "Bilo je puno", kaže LaManna. "Svaka stabljika promjera do jednog centimetra preslikava se, mjeri, označava i identificira."
Herkulov se trud isplatio. Nakon analize podataka, otkrili su iznenađujući trend: U područjima s većim brojem odraslih stabala bilo je manje mladih mladica iste vrste. Ovaj je obrazac bio izrazito izraženiji u tropima nego u umjerenim krajevima u kojima su uzorkovani.
To znači da, za razliku od ekosustava veće geografske širine, stabla u blizini ekvatora manje je vjerojatna da koegzistiraju oko susjeda u istoj obitelji. Kao da su se u nekom trenutku roditelji s drveća i njihova klinac jednoglasno složili da je vrijeme za preseljenje iz podruma. Osim u šumi, život dalje jedan od drugog ne dopušta samo roditeljskim stablima da lutaju u praznom gnijezdu. To je stvar života i smrti vrste.
"Kod stabala je manje izravnog utjecaja roditeljskog stabla na potomstvo", kaže Myers. "To je neizravan učinak gdje prirodni neprijatelji koji napadaju odrasle također napadaju potomstvo." Ti bi neprijatelji mogli biti patogeni, sjemenski grabežljivci ili biljojedi koji ciljaju jednu vrstu. Kao što gusta ljudska populacija u gradovima omogućava brzo širenje zaraznih bolesti, tako i ti neprijatelji mogu brzo devastirati gustu šumu iste vrste.
Ako se vaše sadnice stane dalje, manje je vjerovatno da će ih jedan neprijatelj obrisati. "Mislite da su neprijatelji loši utjecaji na drveće, pogotovo na one u manjem broju", kaže LaManna. "Ali oni mogu biti snažna stabilizacijska sila - [neprijatelji] ih zapravo mogu spriječiti i spriječiti da izumru." Možda ćete reći: S ovakvim neprijateljima, kome trebaju prijatelji?
"Promijenio se način na koji razmišljam o ekologiji", kaže Myers. "Neprijatelj može imati blagotvoran učinak na održavanje rijetkih vrsta u ovim zajednicama, posebno u tropima."
Biljni grabežljivci ostavljaju iza listova luknje u Madidi u Boliviji. (Jonathan Myers) Podaci daju uvjerljivo objašnjenje zašto vidimo globalne obrasce biološke raznolikosti koje radimo, kaže Gary Mittelbach, šumski ekolog i profesor integrativne biologije na Državnom sveučilištu Michigan koji nije bio uključen u studiju. "Činjenica da su uspjeli to pokazati na cijelom svijetu pomoću standardiziranih metoda pomaže učvršćivanju ideje", kaže Mittelbach.
Jedna slabost studije je ta što, iako implicira globalni trend, ne postoje uzorci sa sjevera Srednje Europe ili južno od Papue Nove Gvineje. "Volio bih da imaju više [šuma] u Aziji i Europi, tako da nisu sve one velike geografske širine u Sjevernoj Americi, " kaže Mittelbach. Čak i uz omjer uzoraka s velikih geografskih širina, „još uvijek sam prilično uvjeren u uzorak“, kaže on.
Iako su istraživači uspješno pokazali da trend koji su izneli Janzen i Connell vrijedi, još uvijek ostaje pitanje što točno uzrokuje toliko raznolikost tropa.
Myers pretpostavlja da stabilnost tropske klime može doprinijeti njenoj bogatoj biološkoj raznolikosti u usporedbi s drastičnim promjenama koje su se događale tijekom geoloških vremena na višim širinama. „Bilo je mnogo više poremećaja u umjerenoj zoni“ tijekom posljednjih tisuću godina, kaže on. Pod "uznemiravanjem", Myers označava ledene ploče koje su u prošlosti Zemlje opetovano buldožirale po Sjevernoj Americi.
Tropi nisu podnosili takve poremećaje. Istraživači pripisuju visoku razmnožavanje i nisku stopu izumiranja u tropskim vrstama biljaka i životinja relativno ugodnoj klimi. To im se dosad dobro pokazalo, ali šume širom svijeta mijenjaju se kao rezultat nestabilnih klimatskih obrazaca. Na primjer, kako viša zemljopisna širina postaje toplija, umjerena stabla polako se sele na sjever.
"Može postojati izravan ili neizravan utjecaj klime u posredovanju u snazi biotskih interakcija između neprijatelja i drveća, " kaže Myers. "Tamo gdje je toplije ili vlažnije, možete očekivati da će patogeni imati jači utjecaj."
Globalni trend koji su otkrili istraživači ilustrira koliko raznolikost biološkog života na Zemlji može ovisiti o interakcijama malih razmjera. "Ovaj je mehanizam proces globalne razmjere, a mi govorimo o interakcijama između odraslih, mladih i njihovih specijaliziranih neprijatelja u razmjeru od 10 metara", kaže LaManna. "Ta interakcija na lokalnoj razini pridonosi obrascu biološke raznolikosti na cijelom svijetu."
