Forskellige tropiske skove vokser hurtigt på trods af udbredt fosforbegrænsning

Accepteret økologisk teori siger, at dårlig jord begrænser produktiviteten af ​​tropiske skove, men tilsætning af næringsstoffer som gødning øger sjældent træernes vækst, tyder på, at produktiviteten trods alt ikke er begrænset af næringsstoffer. Forskere ved Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) løste denne tilsyneladende modsætning, viser, at fosfor begrænser væksten af ​​enkelte træarter, men ikke hele skovsamfund. Deres resultater, udgivet online i Natur , 8. marts, har omfattende konsekvenser for forståelsen af ​​skovvækst og forandring.

Store områder af troperne forekommer i gamle landskaber, hvor stenafledte næringsstoffer er blevet udvasket af år med kraftig nedbør. Fosfor er særlig knap, fordi de jernoxider, der giver tropiske jorde deres karakteristiske røde farve, binder sig til fosforet, gør den utilgængelig for planter. Imidlertid, tilsætning af gødning til forskellige skove i Afrika, Sydøstasien og Amerika har ikke øget trævæksten. Det eneste sted, hvor befrugtning resulterede i øget trævækst, var på Hawaii, hvor skoven er domineret af en enkelt træart.

En alternativ måde at studere næringsstofbegrænsning på er ved at sammenligne vækstraterne for træer i skove, der naturligt adskiller sig i jordens næringsstoftilgængelighed:Det lille, men meget biodiverse tropiske land Panama danner en perfekt ramme for dette. Den komplekse geologi i det centrale Panama betyder, at naturlige niveauer af plantetilgængeligt fosfor i jorden varierer mere end 300 gange - svarende til omfanget af fosfattilgængelighed i tropiske jorder rundt om i verden. Og fordi jorden i Panama også varierer i fugt og andre næringsstoffer som nitrogen, calcium og kalium, forskere kan studere virkningerne af disse variabler på vækst på samme tid.

For at undersøge virkningen af ​​fosfor på træernes vækst, forskere målte 19, 000 individuelle træer i 541 forskellige træarter i en række langsigtede skovovervågningsplot, der er en del af Forest Global Earth Observatory (Smithsonian ForestGEO) netværket, der administreres af Center for Tropical Forest Science ved STRI. Gennemsnitlig, vækstrater for individuelle træarter steg i jorde med højere niveauer af plantetilgængeligt fosfor, i overensstemmelse med økologisk teori. Overraskende nok, imidlertid, træarter, der forekom på jord med lavt fosforindhold, voksede hurtigere, gennemsnitlig, end arter, der vokser på jord med højt fosforindhold. Og i et sidste twist, Variation i træarterne til stede på tværs af parceller betød, at vækstrater for hele samfundet ikke ændrede sig i henhold til niveauet af jordens fosfor.

"At opdage, at arter, der er tilpasset jord med lavt fosforindhold, vokser så hurtigt, var en rigtig overraskelse, " sagde Ben Turner, STRI stabsforsker, der ledede undersøgelsen. "Vi forstår stadig ikke, hvorfor dette sker, heller ikke hvorfor arter med højt fosforindhold ikke vokser hurtigere, end de er. Måske investerer træer ekstra fosfor i reproduktion frem for vækst, for eksempel, fordi frø, frugter og pollen er rige på fosfor. For nu, disse resultater hjælper os med at forstå, hvordan jordens frugtbarhed påvirker trævæksten i tropiske skove, og demonstrer endnu en gang styrken af ​​tropisk mangfoldighed til at overraske os."

"Denne undersøgelse fremhæver vores begrænsede forståelse af, hvordan planter håndterer fosforfattig jord, en betydelig udfordring for landmænd gennem store dele af troperne, " sagde Jim Dalling, STRI forskningslektor og professor og leder af Institut for Plantebiologi ved University of Illinois Urbana-Champaign. "Sammenligning af, hvordan planter, der er tilpasset høj kontra lav fosfortilgængelighed, erhverver og bruger dette kritiske næringsstof, kan foreslå nye tilgange til at øge fødevareproduktionen uden at være afhængig af dyr gødning."