En klassisk darwinistisk økologisk hypotese holder stik - med et twist

New University of Colorado Boulder-ledet forskning viser, at en langvarig hypotese om de faktorer, der styrer arternes rækkevidde, stort set holder stik, men kan være resultatet af en tidligere undervurderet økologisk mekanisme.

Forudsigelsen, første gang gentaget af Charles Darwin i 1859, mener, at klimafaktorer vil begrænse arternes ekspansion i mere stressede miljøer (såsom kolde eller tørre områder), men at interaktioner med andre arter, som konkurrence og bestøvning, vil begrænse en artsudbredelse i mindre stressede miljøer, hvor klimaet er mere tempereret.

Det nye CU Boulder-studie, offentliggjort i dag i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences , finder, at mens den brede oversigt af Darwins hypotese holder stik – virkningerne af artsinteraktioner på en specifik plantepopulation steg i forbindelse med faldende miljøbelastning – er der en nuance i den almindeligt anvendte model.

"Darwin og andre har sagt, at det, der driver dette mønster, er gradienter i tæthed eller mangfoldighed af interagerende arter, men i stedet ser det ud til at være effekter af stress på væksten, overlevelse, reproduktion og spiring af plantearterne, " sagde Allison Louthan, som ledede forskningen, mens hun færdiggjorde sin ph.d.-afhandling i CU Boulders Environmental Studies Program.

På tre feltsteder i det centrale Kenya, der varierede i den generelle tørhed, forskerne studerede populationsdynamikken i Hibiscus meyeri, en almindelig blomstrende plante, over en periode på fire år. Denne særlige blomstrende art er allestedsnærværende, Louthan sagde, gør det til et nyttigt modelsystem til at studere forskelle i befolkningsdynamik på tværs af en økologisk gradient.

Som forventet, bestøvning, planteædende og konkurrence med andre urter og buske spillede en stærk rolle i at sætte kanten af ​​plantens udbredelsesområde på de vådere steder. De samme interaktioner, imidlertid, syntes ikke at have en stærk hånd i H. meyeris ekspansion til tørrere lokaliteter.

"Denne forskning giver en guide om, hvor og hvornår artsinteraktioner er vigtige, og hvor de er mindre vigtige, " sagde Louthan, nu post-doc forsker ved Duke University. "Forståelse af de forskellige kræfter, der sætter grænser for en artsrække og tillader populationer at udvide sig eller trække sig sammen, er afgørende for at forstå både økologisk og evolutionær dynamik."

Næste, forskerne planlægger at udvide deres eksperimentelle metode til andre systemer, for at fortsætte med at studere, hvordan en art reagerer på forskellige faktorer på tværs af et bredt geografisk område.

"Selv før klimaforandringerne, et stort spørgsmål var, hvorfor arter har de udbredelsesgrænser, som de har, og hvad betydningen var af klima versus interaktioner med andre arter ved at sætte disse grænser, " sagde Dan Doak, en professor i CU Boulders Environmental Studies Program og en medforfatter på undersøgelsen. "Nu, med igangværende klimaændringer, disse spørgsmål er meget mere presserende. Dette arbejde viser, at flere kræfter har betydning for at forme, hvor en art lever, og også at mekanismerne, der driver disse effekter, ikke er, hvad biologer normalt har antaget."