Enorme sværme af myg lærer om indbyrdes forbundne landskaber

Sværme af myg stiger op af en sø i det nordlige Island i så enorme mængder hvert forår og sommer, at de kan svække vejrtrækningen og formørke himlen, at give søen sit navn - Myvatn, eller "midge sø".

Økologer ved University of Wisconsin-Madison forsøger at forstå, hvorfor midgebestanden kan svinge med 100, 000 gange over et årti, og hvilken indflydelse disse massive sværme har på det omkringliggende landskab. Det er ved at blive klart, at de milliarder af myg, der falder på landjorden, befrugter og ændrer vegetationen ved søbredden, men årsagen bag så store udsving i insekternes bestand forbliver et mysterium.

Forskningen sigter mod bedre at forstå sødominerede miljøer, herunder Wisconsin.

Lake Myvatn ligger på kanten af ​​polarcirklen, hvor solen knap går ned under sommerens feltarbejde fra maj til august. Økosystemet er ekstremt, men alligevel enkel - et relativt lille antal arter, som mygerne, dominere. Dette bare-bones miljø er perfekt til at udforske komplekse interaktioner inden for økosystemer.

I 2005, når Claudio Gratton, en UW-Madison professor i entomologi, så først det enorme antal myg stige op af søen og dø på land, han tænkte på dem som en levende overførsel af næringsstoffer fra vand til land. Gratton beregnede, at myggene var den ernæringsmæssige ækvivalent til at sprede en halv million Big Macs rundt langs kanten af ​​søen, som er omtrent på størrelse med Lake Mendota i Madison. Han undrede sig over, hvordan søbredden reagerede på denne ernæringsmæssige overflod.

For at teste, hvordan myggene ændrer landskabet, Grattons laboratorium oprettede forsøgsparceller i vegetationen omkring søen. I nogle, de tilføjede døde myg; i andre, de brugte net for at udelukke dem.

I årenes løb, Grattons team så, at hvor de tilføjede myg, græsset blomstrede. Normalt udsultet af næringsstoffer i den dårlige jord og udkonkurreret af mere hjertelige planter, græsset tog fart som reaktion på tilstrømningen af ​​rådnende gødning. Forskningen forklarede, hvorfor græs voksede i nogle områder og visnede i andre.

"Kun ved at forstå sammenhængen mellem myg og græs kan du forklare dette mønster i naturen, " siger Gratton. "Søen får det til at ske."

Lokale hyrder har længe kaldt græsset i midge-angrebne områder for "midge græs" - de høster græsset og fodrer det til deres flokke. Grattons arbejde antydede, at hyrdernes folklore indeholdt en kerne af sandhed, og at myg indirekte kan nære fårene ved at tilskynde til mere græsvækst.

Gratton blev oprindeligt introduceret til Lake Myvatn af Tony Ives, en UW-Madison professor i zoologi, som har en livslang tilknytning til øen.

"Jeg har rejst til Island siden jeg var barn, " siger Ives, hvis mellemnavn, Ragnar, blev givet ham til ære for en islandsk bonde og ven af ​​hans far.

Ives lærte om de uforudsigelige og store udsving i midgebestanden gennem Arni Einarsson, direktøren for Lake Myvatn forskningsstation, der har studeret søen siden 1970'erne.

I en artikel fra 2008 i tidsskriftet Natur , Ives, Einarsson og deres samarbejdspartnere lagde en ligetil matematisk ramme, der kunne forklare, hvordan midgebestanden stiger og styrter så dramatisk og uforudsigeligt. De foreslog, at små, tilfældige miljøændringer - for meget vind et år, eller et sent forår det næste - kunne få befolkningen til at styrte sammen. Men de sande årsager til denne hår-trigger-følsomhed forbliver uhåndgribelige.

I de ni år siden, holdet har ledt efter spor, der kan hjælpe dem med at forstå befolkningsændringerne bedre. Hvert år, de måler vandkvaliteten, næringsstofkoncentrationer, og mængden af ​​søbundsalger blandt andre faktorer, der kan påvirke insekterne. Så venter de på myggene.

"Hvert år omkring denne tid begynder jeg at holde vejret, " spekulerer på, hvordan den dynamiske midgebestand vil reagere om foråret, siger Ives. "Det er lidt ligesom slowmotion-spænding."

Støttet af en 10-årig National Science Foundation-bevilling til langsigtet forskning, Ives og hans samarbejdspartnere venter på, at det naturlige eksperiment skal fortsætte gennem en hel befolkningsboom og -bust. Dette år, forskerne vil måske se befolkningen styrte ned - men de ved det ikke.

Mens økologerne arbejder på bedre at forstå det ekstra Myvatn-sø-økosystem, de udvider også deres studier til det søfyldte Wisconsin-landskab. Gratton og UW-Madison postdoc-forsker Mireia Bartrons, nu ved University of Vic i Spanien, udviklet en model for, hvordan insektfrembrud fra Wisconsin-søer påvirker søens økosystemer. Med mere end 15, 000 søer og 34 procent af staten, der ligger inden for 200 meter fra en sø eller å, forskerne forventer, at akvatiske insekter påvirker en stor del af staten.

Gratton ser økosystemer, hvad enten det er i Island eller det amerikanske midtvest, som et sammenvævet tapet af interaktioner snarere end isolerede pletter af land eller vand.

"Landets karakter ville ændre sig uden disse søer, " siger Gratton. "Vores landskaber er fuldstændig forbundne."