Hvordan klimaforandringer kan omforme subalpine wildflower -samfund

Med klimaforandringer, Mount Rainier blomstermiljøer kunne 'genmonteres' med nye artsforhold, interaktioner

Centralt inden for økologi er mantraet om, at arter ikke eksisterer isoleret:De samles i lokalsamfund - og inden for disse samfund, arter interagerer. Rovdyr jager bytte. Parasitter udnytter værter. Bestøvere finder blomster.

Alligevel er disse interaktioner bygget på mere end bare serendipitet, fordi arter tilpasser sig over generationer til miljømæssige signaler. Men når forholdene ændrer sig på grund af klimaændringer, arter kan ændre sig markant som svar og skabe "genmonterede" fællesskaber, der kan vise forstyrrede interaktioner mellem arter.

For nylig, en trio af økologer fra University of Washington var vidne til en sådan genmontering. Det var ved et uheld:De indsamlede data om de subalpine vildblomster, der blomstrer hver sommer på skråningerne af Mount Rainier, en vulkan, der strækker sig 14, 411 fod høj (4, 932 meter) i Cascade Range i staten Washington. Som de rapporterer i et papir, der blev offentliggjort online den 11. oktober i tidsskriftet Økologi , en usædvanlig varm, tør sommer i 2015 forårsagede genmontering blandt disse subalpine wildflower samfund.

Betingelserne i 2015 gav teamet - bestående af doktorand Elli Theobald, doktorand Ian Breckheimer og biologiprofessor Janneke Hille Ris Lambers - et eksempel på, hvordan subalpine samfund kan se ud i slutningen af ​​dette århundrede. På det tidspunkt, betydelige klimaforandringer forventes permanent at ændre de miljømæssige signaler, som vilde blomster stole på og gøre samlingen af ​​lokalsamfundet til et mere almindeligt fænomen - med ukendte konsekvenser for artsinteraktioner i disse samfund.

"2015 var sådan en outlier, at det gav os et indblik i, hvordan dette miljø på Mount Rainier kan se ud mod slutningen af ​​dette århundrede, sagde Theobald, der er medlederforfatter på papiret sammen med Breckheimer. "Forholdene var så varme, at de påvirkede blomstringstiden og blomstringstiden for arter, danne fællesskaber i 2015, der simpelthen ikke fandtes i de andre år af vores undersøgelse. "

Deres undersøgelse er en af ​​få, der viser beviser for genmontering på fællesskabsplan blandt flere arter.

"Disse genmonterede samfund kan potentielt ændre interaktionen mellem vilde blomster og andre arter i denne subalpine indstilling, sagde Theobald.

I seks somre fra 2010 til 2015, Theobald spores miljøforhold og planteadfærd for 48 arter på 70 markområder, hver en kvadratmeter, langs den sydlige skråning af Mount Rainier. Grundene varierede fra 1, 490 til 1, 901 meter i højden. Inden for hvert plot, Theobald brugte sensorer til at registrere temperatur, snesmeltning og jordfugtighedsindhold.

"På disse højder på Mount Rainier, sne er den vigtigste drivkraft for planteadfærd, fordi den årlige cyklus med blomstring og reproduktion ikke kan begynde, før sneen smelter, sagde Hille Ris Lambers. ”Hvis der er sne på jorden, planter kan ikke fotosyntetisere, og hvis de ikke kan fotosyntetisere, de kan ikke vokse. "

Da sensorerne rapporterede, at sne var smeltet på hvert plot, Theobald indsamlede data om, hvornår planter ville dukke op, blomst og begynde at producere frugt. Disse omfattede arter, der er velkendte for vandrere, såsom lavine lilje, magenta pensel, bjergblåbær, vild huckleberry og vilde lupiner.

De fleste af disse planter er stauder, som trækker sig tilbage under jorden hver vinter. Men når sneen smelter, de har typisk et vindue på to til fire måneder- afhængigt af højde og position- til at vokse, blomstre og producere frugt og frø til den næste generation, inden sneen vender tilbage.

I 2015, forholdene var så varme, at gennemsnitlig, sne begyndte at smelte ved undersøgelsesgrunde 58 dage tidligere end i 2010-2014. Holdet registrerede store skift i blomstringen af ​​wildflower arter. Alle arterne - 100 procent - blomstrede tidligere i 2015, og 54 procent af arterne forlængede også deres blomstervarighed det år, nogle med hele 15 dage. De resterende arter viste kortere blomstervarighed, i et tilfælde med næsten 19 dage, muligvis på grund af accelereret tørring af jorden, ændret bestøveraktivitet eller andre faktorer.

Da arter skiftede på forskellige måder, forholdene i 2015 gav nye mønstre for genmonterede wildflower -samfund, med ukendte økologiske konsekvenser.

"Det er arter, der altid har eksisteret samtidigt på disse subalpine steder, "sagde Theobald." Men i 2015, vi så arter blomstre på samme tid, der normalt blomstrede med ugers mellemrum. "

Holdet så de mest dramatiske tegn på genmontering blandt planter, der normalt blomstrede tidligt på sommeren. Disse planter havde en tendens til at vokse på steder, der oplevede mindre snefald - såsom parceller i lavere højder, eller langs kamme og skråninger i stedet for bugter og dale, hvor sne har tendens til at samle sig. Ud over, de planter, der havde en tendens til at forlænge blomstringstiden, gjorde det, hvis de oplevede et større antal varme, fotosyntetisk "produktive" dage i 2015.

Genmontering i den skala, som forskerne så i 2015 - og som Mount Rainier kan se hvert år ved udgangen af ​​dette århundrede - kan ændre interaktion mellem arter. For eksempel, planter kunne konkurrere om adgang til bestøvere, som på Mount Rainier omfatter humlebier, fluer og kolibrier.

"Vi har simpelthen endnu ikke nok oplysninger til at vide, hvem 'vindere' og 'tabere' ved genmontering, eller endda hvordan 'vinde' eller 'tabe' i et sådant scenario ville se ud, sagde Theobald.

For at forudsige det, forskere skal observere og teste, hvordan økologisk genmontering påvirker reproduktionen for alle arter i disse regioner - fra blomster og bestøvere, til selv de bjørne, der lever af subalpine bær. Disse effekter vil også påvirke de mennesker, der besøger disse websteder og forsøger at bevare dem.

"All of these interactions among species—and how those interactions will shift due to climate change—will affect how we manage these sites, " said Hille Ris Lambers. "After all, Mount Rainier is a national park that is here for all of us, as well as the species that call it home."