Když Charles Darwin poprvé plavil do tropů na palubě HMS Beagle v roce 1835, byl ohromen. 26letý přírodovědec očekával, že najde stejnou úroveň rozmanitosti rostlin a zvířat, jakou zanechal ve vyšších zeměpisných šířkách v Plymouthu v Anglii. Místo toho našel na špinavých Galapágských ostrovech společně spoustu podivných a rozmanitých tvorů.
Související obsah
- Jak se tisíce let staré stromy staly novou slonovinou
- Jak se mohou vědci a domorodé skupiny spojit, aby chránili lesy a podnebí
- Proč 10 denních tun mravčího hovna udržet tento deštný prales prosperující
Když veselil na břeh, aby prozkoumal, Darwin ve svých poznámkách poznamenal, že počet různých „rostlinných a živočišných“ obyvatelů na malých tropických ostrovech byl nápadně vyšší než na jiných místech podél jeho cesty. Přemýšlel: Jak bylo možné, že se v tropech zdálo, že drží mnohem více rozmanitosti než severnější lesy Evropy? Nemělo by to tato pevně zabalená stvoření bojovat už dávno k zániku?
Darwin nikdy nezjistil odpověď na toto konkrétní tajemství (konec konců měl hodně na mysli), a tak otázka přetrvávala další století. Na začátku sedmdesátých let dva ekologové přišli nezávisle se stejnou hypotézou, aby vysvětlili záhadný jev - alespoň se stromy.
Daniel Janzen a Joseph Connell předložili zdánlivě kontraintuitivní vysvětlení. Možná předpokládali, že úžasná rozmanitost rostlin, kterou objevujeme v tropických lesích, je umožněna dvěma faktory: přítomností „přirozených nepřátel“, kteří cílí na konkrétní druhy a udržují velikost populace pod kontrolou, a tendenci mladých jedinců jednoho druhu usazovat se daleko. od jejich rodičů, mimo dosah těchto predátorů.
Až do nedávné doby vědci dokázali pouze prokázat, že hypotéza Janzen-Connell platí v lokalizovaných studiích. Problém byl v tom, že jim chyběl přístup k druhům globálních datových souborů potřebných k vysvětlení širšího planetárního vzorce klesající diverzity od rovníku po póly. Nyní, v nové studii zveřejněné minulý týden v časopise Science, vědci ukazují, že tento předpokládaný mechanismus je skutečně zodpovědný za globální trendy v biologické rozmanitosti lesů.
Myers drží sazenice tropických stromů v amazonském deštném pralese v Peru. (Jonathan Myers) V loňském roce cestovali lesní ekologové Jonathan Myers a Joe LaManna do dílny v čínském Hainanu zaměřené na analýzu dat generovaných Smithsonianskou globální observatoří lesů (ForestGEO), sítí 60 lesů po celé planetě, které jsou vyčerpávajícím způsobem monitorovány. Myers a LaManna, Washingtonská univerzita v Saint Louis, Missouri, věděli, že ForestGEO může poskytnout globální datový soubor, který potřebovali k zodpovězení otázky, která je od Darwinovy cesty obtěžuje i další ekology.
„Jedním z výrazných rozdílů mezi mírnými a tropickými druhy je skutečnost, že všechny tyto„ extra “druhy jsou velmi vzácné, “ říká LaManna, postdoktorandský výzkumný pracovník a první autor nové studie. Uvažujme, že mírné lesy mohou být baleny od zdi ke zdi se sekvojovými stromy, zatímco tropy jsou poseté hukotem jedinečných stromů, které často existují v izolaci od ostatních v jejich druzích. „Jak mohou tyto vzácné druhy přetrvávat tváří v tvář vyhynutí?“ Ptá se Myers, profesor biologie a spoluautor studie.
Odpověď na tuto otázku vyžadovala obrovský závazek. Soubor dat spojil přesný počet 2, 4 milionu stromů z 3 000 druhů, aby byla zajištěna srovnatelnost v každém lese. Více než 50 spoluautorů ze 41 institucí včetně Smithsoniana poté analyzovalo data, která překlenula 24 pozemků ForestGEO kolem planety. "Bylo to hodně, " říká LaManna. "Každý stonek o průměru jednoho centimetru je mapován, změřen, označen a identifikován."
Herkulovské úsilí se vyplatilo. Po analýze dat zjistili překvapivý trend: V oblastech s vyšším počtem dospělých stromů bylo méně mladých sazenic stejného druhu. Tento vzor byl nápadně výraznější v tropech než v mírných oblastech, z nichž odebírali vzorky.
To znamená, že na rozdíl od ekosystémů s vyšší zeměpisnou šířkou je u stromů rovníku méně pravděpodobné, že budou existovat vedle sousedů ve stejné rodině. Je to, jako by se v určitém okamžiku rodiče stromů a jejich stromečky jednomyslně shodli na tom, že je čas odstěhovat se ze suterénu. S výjimkou lesa neumožňuje žít dál od sebe rodičovské stromy vzkvétat v jejich prázdném hnízdě. Je to záležitost života a smrti pro tento druh.
"U stromů je to menší přímý účinek rodičovského stromu na potomstvo, " říká Myers. "Je to nepřímý účinek, když přirození nepřátelé, kteří útočí na dospělé, také útočí na potomky." Tito nepřátelé by mohli být patogeny, predátoři semen nebo býložravci, kteří se zaměřují na jeden druh. Stejně jako husté lidské populace ve městech umožňují rychlé šíření přenosných nemocí, mohou tito nepřátelé rychle zničit hustý les stejného druhu.
Pokud se však vaše sazenice usadí dál, je méně pravděpodobné, že by je někdo zničil. "Myslíš si, že nepřátelé jsou špatné vlivy na stromy, zejména ty s nízkým výskytem, " říká LaManna. "Mohou to ale být silná stabilizační síla - [nepřátelé] je mohou skutečně potlačit a zabránit jim v zániku." Dalo by se říci: S takovými nepřáteli, kdo potřebuje přátele?
"Změnil jsem způsob, jakým přemýšlím o ekologii, " říká Myers. "Nepřítel může mít skutečně příznivý účinek na zachování vzácných druhů v těchto komunitách, zejména v tropech."
Herbiverní predátoři zanechávají po zdlouhavých listech v Madidi v Bolívii. (Jonathan Myers) Data poskytují přesvědčivé vysvětlení, proč vidíme globální biologické vzorce, které děláme, říká Gary Mittelbach, lesní ekolog a profesor integrační biologie na Michiganské státní univerzitě, který se studie nezúčastnil. „Skutečnost, že ji dokázali ukázat na celosvětové úrovni pomocí standardizovaných metod, pomáhá tento nápad upevnit, “ říká Mittelbach.
Jednou slabinou studie je, že ačkoli to naznačuje globální trend, neexistují žádné vzorky ze severní části střední Evropy nebo jižně od Papuy-Nové Guineje. "Přál bych si, aby měli více [lesů] v Asii a Evropě, takže ne všechny ty velké šířky jsou v Severní Americe, " říká Mittelbach. I s nedostatkem vzorků z vysokých zeměpisných šířek však „jsem stále dost přesvědčen o vzorci, “ říká.
Ačkoli vědci úspěšně ukázali, že trend předložený Janzenem a Connellem platí, zůstává otázkou, co přesně způsobuje rozmanitost tropů.
Myers spekuluje, že stabilita tropického klimatu může přispět k jeho bohaté biologické rozmanitosti ve srovnání s drastickými změnami, ke kterým došlo v geologickém čase ve vyšších zeměpisných šířkách. "V mírném pásmu došlo během posledních tisíců let k mnohem většímu narušení, " říká. „Narušení“ znamená Myers ledové pláty, které v minulosti Země opakovaně buldozovaly po Severní Americe.
Tropici takové poruchy nevydrželi. Vědci připisují vysokou reprodukci a nízkou míru vymírání tropických druhů rostlin a živočichů relativně příjemnému klimatu. Dosud to pro ně dobře fungovalo, ale lesy po celém světě se mění v důsledku nestálejších klimatických vzorců. Například, když se vyšší zeměpisné šířky oteplí, mírné stromy migrují pomalu na sever.
"Mohlo by to mít přímý nebo nepřímý vliv klimatu na zprostředkování síly biotických interakcí mezi nepřáteli a stromy, " říká Myers. "Tam, kde je teplejší nebo vlhčí, můžete očekávat, že patogeny budou mít silnější vliv."
Globální trend, který tito vědci odhalili, ukazuje, do jaké míry může rozmanitost biologického života na Zemi záviset na interakcích v malém měřítku. "Tento mechanismus je proces globálního měřítka a mluvíme o interakcích mezi dospělými, mladými a jejich specializovanými nepřáteli v měřítku 10 metrů, " říká LaManna. "Tato interakce v místním měřítku přispívá k vzoru biologické rozmanitosti na celém světě."
