Ny analyse tyder på, at bevarelse af sjældne arter er afgørende for tropiske skove

Verdens tropiske skove er i "en kritisk tilstand", hvor udryddelsen af ​​sjældne træarter kan være et vendepunkt, siger forskere, der har udviklet en analysemetode til at kortlægge deres biodiversitet.

"Vi er midt i en udryddelseskrise, " sagde Jayanth R. Banavar, provost og senior vicepræsident ved University of Oregon og tidligere ved University of Maryland i College Park. "Vi mister arter måske hurtigere end nogensinde før. Det er arternes biodiversitet, der holder vores planet, som den er. Disse arter har udviklet sig over mange, mange årtusinder. En art, der engang er gået tabt, er væk for altid."

I et papir, der blev offentliggjort 18. oktober i tidsskriftet Videnskabens fremskridt , Banavar, en fysiker, og medforfattere fra tre andre universiteter afslørede deres resultater, som er baseret på en matematisk ramme baseret på en mekanistisk fødsel-død-immigrationsmodel af et økosystem.

Arternes overflodsfordeling studeret af forskerne, kendt i matematikverdenen som negative binomialer, er en generalisering af log-serien foreslået i 1943 af R.A. Fisher fra University of Cambridge for at forstå den samlede overflod af britiske mølarter baseret på tal fundet i en lille prøve.

De nuværende metoder, Banavar sagde, har begrænsninger, der ofte giver unøjagtige ekstrapolationer, når der skaleres op fra en given prøvestørrelse til hele skovens skala.

Omkring to femtedele af verdens træer er i tropiske eller subtropiske skove. Alligevel kendes langt mindre end 1 procent af træarterne. Den nye metode identificerer minimumsprøvestørrelser, der er nødvendige for nøjagtigt at projicere antallet af rigelige og sjældne træer på tværs af skovregioner. Arter med få træer er i fare for at uddø.

"Vi finder ud af, at den tropiske skov i Panama allerede har tilstrækkelig overvågning, mens andre skove, som Amazonas, stadig kræver omfattende yderligere prøveudtagning, " sagde undersøgelsens medforfatter Amos Maritan fra University of Padova i Italien.

Forskerne antyder, at de talrige ekstremt sjældne arter kan være af afgørende betydning for at bevare biodiversiteten og overlevelsen, da skovene gennemgår verdensomspændende klimaændringer og menneskelige aktiviteter.

"At øge biodiversiteten er ikke kun af yderste vigtighed for vores planets overlevelse, det er også et matematisk problem af stor interesse, som allerede var blevet beskæftiget med af mange økologer, " sagde Banavar. "Vi har udviklet en metode, der giver nøjagtige skøn over antallet af arter og overflod til stede i hele økosystemet."

Den nye metode, han sagde, er baseret på lokal skala information og den neutrale økologiske teori af Stephen Hubbell fra University of California, Los Angeles, og Smithsonian Tropical Research Institute i Panama. Det dukkede op i et Nature-papir fra 2007, der så på særskilt adfærd af koralrev og tropiske skove. Banavar og Maritan var medforfattere, sammen med Igor Volkov fra University of Maryland i College Park, også medforfatter til den nye forskning.

Til den nye forskning, Metoden blev yderligere tilpasset og testet på skovares populationer både i computersimuleringer og på tilgængelige data fra 15 forskellige tropiske skove.

"Vores tilgang viser, at på globalt plan, relativt få arter tegner sig for mere end 50 procent af individuelle træer, mens en høj procentdel af arter har mindre end 1, 000 træer, "Sagde Maritan." I vores fortolkning, dette indikerer, at de analyserede økosystemer opfører sig, som om de befinder sig i nærheden af ​​et kritisk punkt - et velundersøgt fænomen i faseovergange i fysiske systemer. Sådanne systemer har en tendens til at være udsøgt følsomme over for små forstyrrelser."

Den traditionelle metode begynder med den hypotese, at en arts-overflodsfordeling er en Fisher log-serie, men den antagelse skæver det faktiske artantal i skaleringsbestræbelser, sagde Banavar.

Dramatiske reduktioner af estimater for "hyper-sjældne" træarter ved hjælp af den nye metode blev set i fire af de skove, der er inkluderet i undersøgelsen:Caxiuna og Manaus, både i Amazonas, Nouabale i Republikken Congo, og Volcan Barva i Costa Rica.

"I takt med at vi prøver mere og mere, vi har en tendens til at se den samme art igen og igen, så kurvens form skifter til, hvor vi ikke længere har det største antal arter med meget lille antal individer, men vi har snarere et større antal arter med et mellemliggende antal individer. Hvis du går til en rigtig skov, det er hvad du finder. "

Den nye tilgang, Banavar sagde, tillod holdet at besvare et simpelt spørgsmål:Hvor mange træarter er der, faktisk, til stede i Amazonas eller i andre skove? Og hvor mange af dem er sjældne og i fare for at uddø?

Små udsving, han sagde, kunne føre til engrosændringer i skovenes mangfoldighed og sundhed. Sjældne arter, han sagde, give et reservoir for genopretning og skovresiliens.

"Denne metode giver os mulighed for at forstå både, hvor skrøbelig biodiversiteten er, og hvor mange arter vi bør fokusere på med bevaringsindsatsen, " sagde Banavar. "Som plejere af denne planet, vi ønsker at pleje den art, vi har, og vi ønsker at bevare livet for den næste generation."

Den nye metode, Maritan tilføjede, er enkel og kan anvendes på andre områder såsom forståelse af mikrobiomets biodiversitet.

"Vi præsenterer et bevis på, at enhver form for en arts-overflod fordeling, selv med mærkelige toppe, kan udtrykkes nøjagtigt som en lineær kombination af disse negative binomialer. Og opskaleringsproceduren kan udledes nøjagtigt under visse forenklede antagelser, " han sagde.