Periodisk tabel over økologiske nicher kan hjælpe med at forudsige virkningerne af klimaændringer

En gruppe økologer er begyndt at skabe et periodisk system af økologiske nicher, der ligner kemiens periodiske system. Og ligesom kemikere har brugt deres periodiske system som et referencepunkt til at forstå sammenhænge mellem grundstoffer, den nye tabel for økologer viser forhold over tid mellem dyr, planter og deres miljøer - fungerer som en kritisk ressource for forskere, der søger at forstå, hvordan et opvarmende klima kan anspore til ændringer i arter over hele kloden.

University of Texas i Austins Eric Pianka, hovedforfatter på et papir offentliggjort online i denne uge i Den amerikanske naturforsker , sluttede sig til fire andre forskere ved at producere de første dele af denne nye bestillingsramme for nicher, sættet med definerende faktorer på et sted, der bestemmer, hvordan dets planter og dyr lever, reproducere og interagere med hinanden og deres omgivelser.

"Opsummering af vigtige økologiske egenskaber i sådanne simple skemaer vil give økologer mulighed for at forudsige, hvordan arter kan reagere på nye miljøforhold og arternes invasive potentiale, "Sagde Pianka." Det vil informere os om, hvordan nicher har udviklet sig tidligere og endda hvordan de vil udvikle sig i fremtiden, som alt sammen har direkte betydning for virkningerne af klimaændringer."

Så mange faktorer går ud på at definere økologiske nicher, at de er meget komplekse, og det er aldrig før lykkedes for økologer at bestille dem på en forudsigelig måde. Stadig, forskere har været fascineret af ideen siden 1972, da den evolutionære økolog Robert MacArthur foreslog at bestille dem på en måde svarende til kemiens periodiske system. I den tabel grundstoffer er ordnet efter en kombination af deres atomnummer (protoner), konfiguration af elektroner og visse kemiske egenskaber.

Begrebet i økologi ville være at finde en lignende måde at opsummere de mange variabler i økologiske nicher og hjælpe med at forudsige, hvordan fjernt beslægtede arter, på forskellige kontinenter, men i lignende miljøer, kan forventes at udvikle sig med lignende træk.

Rammerne beskrevet i dag trækker på økologiske data indsamlet af Pianka og hans mangeårige kollega Laurie Vitt fra University of Oklahoma, som tilsammen udførte over omkring 50 års feltarbejde i en række forskellige habitater på fire kontinenter. De brugte data relateret til fem store nichedimensioner (habitat, kost, livshistorie, stofskifte og forsvar, hver med 7-15 variable) for 134 arter af firben. Firben, der lever på forskellige kontinenter, udviklede sig til at udfylde identificerbart lignende nicher og har lignende træk. Mønstre gentages:Australske ørkenfirben løser problemer på samme måde som afrikanske og amerikanske ørkenfirben gør, selv når de ikke er evolutionært nært beslægtede. De fouragerer efter mad, forblive aktiv eller inaktiv på givne tidspunkter af dagen, lægger æg eller føder babyer og forholder sig til deres levesteder - alt sammen på meget lignende måder.

Det periodiske system udnytter denne type konvergent udvikling i firben rundt om i verden og bruger multidimensionelle analyser af mere end 50 firben-niche-dimensioner. Kun tre dimensioner fanger 62 procent af den samlede variation, en indikation på, at firbenicher er stramt begrænsede.

Ud over papiret, forskerne har lavet en hjemmeside, der giver økologer mulighed for at udforske dens resultater. Fordi mennesker kun opfatter i tre dimensioner, at visualisere og forstå komplekse nicher i flere dimensioner er svært, så for at gøre det nemmere at visualisere deres resultater på hjemmesiden, Pianka og hans kolleger producerede roterende tredimensionel grafik. Disse giver brugerne mulighed for at udforske begrænsninger og afvejninger i udviklingen af ​​firbennicher og afsløre måden, hvorpå arter overlapper eller adskilles baseret på habitat, kropsstørrelse, fødesøgningstilstand, kost, livshistorie, stofskifte, defensiv taktik og/eller tid og sted for aktivitet.