Vinter begrænser innovation - En ny model for tropisk plantes biodiversitet er baseret på lagringseffekten

Baseret på data fra 10 langsigtede skovovervågningsgrunde, herunder syv fra Smithsonians ForestGEO -netværk, et team ledet af Jacob Usinowicz under sin doktorafhandling ved University of Wisconsin-Madison, giver det første bevis på, at 'lagringseffekten' gør det muligt for træarter at sameksistere og er stærkere i troperne. Holdets resultater, udgivet i 20. september -udgaven af ​​tidsskriftet Natur , adressere et spørgsmål, der længe har udfordret biologer:Hvorfor er der så mange flere arter i troperne?

Tropiske skove er hjemsted for mange flere arter end skove mod nord. For eksempel, næsten 1, 200 træarter bebor de 4,2 millioner kvadratkilometer tempererede og boreale skove på den nordlige halvkugle, mens en forbløffende 1, 440 træarter beboer kun 0,25 kvadratkilometer tropisk skov nær Manaus, Brasilien. Hvordan kan så mange træarter sameksistere i så små områder i troperne?

Økologer har aldrig været i stand til at besvare det spørgsmål. At sameksistere, arter skal adskille sig fra hinanden, så to individer af samme art (conspecifics) deler flere krav og derfor har en større negativ indvirkning på hinanden end to individer af forskellige arter (heterospecifikke). Dette forhindrer enhver art i at blive dominerende, fordi flere og flere af dens naboer er bestemte med identiske krav. I mellemtiden, sjældne arter kan blive reddet, fordi flere og flere af deres naboer er heterospecifikke med forskellige ressourcebehov.

Mange mekanismer fører til dette resultat. Problemet har været, at alle mekanismer, der vides at fremme artseksistens, har vist sig at fungere med lignende virkning på alle breddegrader. Usinowicz et al. give det første bevis på, at en mekanisme, der muliggør en stabil sameksistens af arter, er stærkere i troperne og bliver støt svagere på højere breddegrader. Mekanismen kaldes lagringseffekten og fungerer for arter, som træer, der har tilbagevendende reproduktion og langtidslevende voksne, der sikrer befolkningens vedholdenhed over mange reproduktionsmuligheder. Hvis timingen for vellykkede reproduktive begivenheder er forskellig fra art til art, nye rekrutter vil have større sandsynlighed for at have bestemte naboer med større negative virkninger, mens sjældnere arter vil have større sandsynlighed for at undgå negative konsekvenser af bestemte.

Teamet samlede lange optegnelser over reproduktion og rekruttering for mere end 1, 000 træarter fra 10 skove, der strækker sig over 64 breddegrader fra ækvator næsten til polarcirklen. De opdagede, at vellykkede reproduktive begivenheder var mere uafhængige på tværs af arter ved ækvator og blev mere og mere synkroniseret på tværs af arter, når breddegraden stiger. Alle betingelser er på plads for, at lagringseffekten kan virke stærkere ved ækvator og gradvist mindre stærkt, når bredden øges. Usinowicz et al. bruge en modelleringsramme til at kvantificere reduktionen. Potentialet for lagringseffekten for at fremme artens sameksistens falder med 0,25 procent for hver breddegrad væk fra ækvator.

"Naturhistorien bag dette resultat er behageligt intuitiv, "sagde S. Joseph Wright, personaleforsker ved Smithsonian Tropical Research Institute og medforfatter af papiret. "På ækvator ved Yasuni, Ecuador, flere hundrede træarter blomstrer hver måned. En hård vejrforstyrrelse i en bestemt måned påvirker blomstringen i en lille procentdel af arten. Tidspunktet for hårde anomalier varierer mellem år, og, som resultat, arter har vellykkede reproduktive begivenheder stort set uafhængigt af hinanden. "" I modsætning hertil er lige under polarcirklen ved Bonanza Creek, Alaska, reproduktion af træer er begrænset til juni, Juli og august, en hård juni påvirker alle arter, og når en art har et vellykket år, det gør andre også. Den breddegradient i længden af ​​vækstsæsonen skaber en breddegradient i tværsartssynkronisering af vellykkede reproduktive begivenheder, og dette fører til en gradient i styrken af ​​lagringseffekten og potentiel artseksistens. "