Diversitet af store dyr spiller en vigtig rolle i kulstofkredsløbet

Træer i tropiske skove er velkendte for at fjerne kuldioxid fra luften og lagre den potente drivhusgas som kulstof i deres løvrige grene og omfattende rødder. Men en ny analyse ledet af forskere fra Stanford University finder, at store skovdyr også er en vigtig del af kulstofkredsløbet.

Resultaterne er baseret på mere end en million registreringer af dyrs observationer og aktivitet indsamlet af 340 indfødte teknikere i Amazonas under mere end tre års miljøundersøgelser, koordineret af økolog Jose Fragoso og støttet af biolog Rodolfo Dirzo, som arbejdede sammen på Stanford på det tidspunkt. Holdet fandt ud af, at steder, hvor dyr er mest forskelligartede, korrelerer med steder, der har mest kulstofbinding i jorden.

"Det er ikke nok at bekymre sig om, at træerne i verden holder kulstof. Det er virkelig vigtigt, men det er ikke hele historien, " sagde Fragoso. "Vi er også nødt til at bekymre os om at bevare mangfoldigheden og overfloden af ​​dyr, især pattedyr på dette tidspunkt, for at sikre et velfungerende kulstofkredsløb og tilbageholdelse af kulstof i jorden."

Selvom videnskabsmænd længe har forstået, at dyr – gennem indtagelse, fordøjelse, vejrtrækning og nedbrydning - er en del af kulstofkredsløbet, arbejdet, udgivet 9. oktober in Naturens økologi og evolution er den første, der foreslår vigtigheden af ​​dyrenes biodiversitet frem for blot antallet af dyr i kulstofkredsløbet.

Hvis vi ønsker at øge kulstofbindingen, vi skal bevare ikke kun et stort antal dyr, men også mange forskellige arter, sagde forfatterne.

Mining af en hidtil uset datakilde

Inspirationen til dette arbejde kom fra en samtale under en happy hour på Biologisk Afdeling for år siden. Forskerne vidste, at et økosystem med flere arter generelt fungerer bedre, som de antog skulle omfatte kulstofkredsløbet. Beviser forholdet mellem dyrediversitet og kulstof, imidlertid, var ikke så ligetil.

"Det er en meget vanskelig idé at teste med hensyn til hvirveldyr i et virkeligt system som Amazonas, sagde Mar Sobral, hovedforfatter af papiret, som var postdoc-forsker i Dirzo Lab under denne forskning. "Mængden af ​​data, der skal til for at teste sådan en idé, er enorm, og typen af ​​data er en stor udfordring. De økonomiske ressourcer, tid og logistik involveret i vores projekt er uden fortilfælde."

For at indsamle disse data, folk fra den oprindelige Makushi, Wapishana og Waiwai nationer vandrede gennem Amazonas, noter nummeret, mangfoldighed og potentiel kulstoflagring af træer – ved hjælp af størrelses- og nedbørsestimater – og tilstedeværelsen og aktiviteterne af hvirveldyr, herunder store pattedyr, fugle, krybdyr og padder. Over en treårig periode, de så 132, 995 individuelle hvirveldyr og registrerede tegn på yderligere 190, 369, repræsenterer 218 arter. Der var bevis for 43, 448 fodringsbegivenheder, og for hver enkelt registrerede teknikerne, hvad der blev spist. Disse datasæt blev krydsreferencet med kulstofniveauer, der kom fra 825 jordprøver taget i de sidste seks måneder af feltarbejdet.

Forskerne fandt ud af, at jorden havde de højeste kulstofkoncentrationer, hvor de så flest hvirveldyr. Da de ledte efter en mekanisme, der kunne forklare dette forhold, det viste sig, at områderne med størst dyrediversitet havde den højeste frekvens af fodringsinteraktioner, såsom dyr, der forgriber sig på andre dyr eller spiser frugt, hvilket resulterer i organisk materiale på og i jorden. Forskerne foreslår, at disse måltidsrester øger mangfoldighed og overflod af jordmikrober, som omdanner resterne til lagret kulstof.

"Traditionelt det er plantebiologer, der har stillet spørgsmål om kulstoflagre, og planter er de acceptable organismer at arbejde med, sagde Kirsten Silvius, en senior research associate hos Virginia Tech og medforfatter til dette papir. "Jeg håber, at denne forskning vil tilskynde til et mere holistisk syn på samfund og en bedre forståelse af store hvirveldyr som fuldgyldige deltagere i økosystemfunktion snarere end som noget fjernede modtagere af denne økosystemfunktion eller ofre for funktionstab."

Kredit, hvor kredit forfalder

Fragoso, som for nylig har forladt Stanford til California Academy of Sciences, Silvius og Sobral planlægger at vende tilbage til Amazonas for yderligere at teste deres hypotese, sammen med Dirzo og andre. De vil vide mere om jordens mikrober og er nysgerrige på, om visse nøglearter i miljøet er kritiske for jordens kulstof frem for dyrenes biodiversitet.

Forskerne vil også teste en ny teknik, som de håber vil give dem mulighed for at måle diversitet gennem DNA indsamlet fra myg og fluer.

Fragoso sagde, at de oprindelige folk, de arbejdede med, var afgørende for at indsamle data af så høj kvalitet. I en given måned, der var mindst 70 teknikere, der indsamlede data. Stole på deres viden og lokale færdigheder og styrket af træning i teknikker til at måle dyreoverflod, de var i stand til at identificere arter med øje og andre tegn på deres tilstedeværelse, inklusive spor, huler og scat.

"Uden det oprindelige folk, det ville have været fuldstændig umuligt at gøre dette, " sagde Fragoso. "Mine kandidatstuderende og postdocs ville ikke have haft evnerne til at gå ind i og opdage dyr i disse fjerntliggende, ofte bjergrige eller sumpede tropiske regnskovssteder."

Han understregede også vigtigheden af ​​at kompensere oprindelige folk retfærdigt for deres arbejde og for at vedligeholde skoven og dyrene i den.