Hver tropisk træart har specialiseret sig i at få de næringsstoffer, den har brug for

Træer kommunikerer via et "wood wide web" af rødder og mikrober på måder, der forbedrer deres vækst og kan reducere kuldioxid i atmosfæren, afbøde klimaændringer. Men ingen ved, hvorfor så mange tropiske træer slår sig sammen med bakterier for at fange kvælstof fra luften, når de allerede vokser i nitrogenrige jorder. Et superstort eksperiment ved Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) for at adressere dette paradoks viste, at hver art har sine egne unikke næringsstoffangststrategier, understreger betydningen af ​​biodiversitet for vellykkede genplantningsprojekter.

Tropisk jord kan være rig på nitrogen, men fattig på fosfor, der kan bruges af planter. Mange tropiske træarter - normalt i bønnefamilien (bælgplanter) - har knuder på deres rødder dannet af bakterier for at fange nitrogengas fra luften og omdanne den til nitrogen, der er nyttig til vækst og kulstoflagring.

"Folk spekulerede i, at nitrogenfikserende arter kunne kanalisere ekstra nitrogen til at lave fosfatase-enzymet til at fange fosfor, " sagde Jefferson Hall, direktør for Smithsonian's Panama Canal-vandskel-eksperiment - Agua Salud-projektet. "Men beviserne var begrænsede."

Hall og kolleger indså, at eksperimentet i landskabsskala designet til at finde ud af, hvordan tropiske træer lagrer kulstof, påvirke vandforsyningen og bevare biodiversiteten, ville være det perfekte sted at stille dette spørgsmål, fordi, i modsætning til i naturlige skove, der er nok individer af hver art til at kunne generalisere om, hvordan de opfører sig. Holdet sammenlignede mellem seks og 13 individuelle træer i hver af fire nitrogenfikserende og tre ikke-nitrogenfikserende arter for at producere fosfatase.

"Jeg tænker på træer som individer, som aktive beslutningstagere, kommunikere og udveksle materialer, at vælge en strategi frem for en anden, " sagde Sarah Batterman, første forfatter til denne undersøgelse og lektor og Natural Environment Research Council Uafhængig forsker ved University of Leeds, Storbritannien. "Samlet set, nitrogenfikserende træer producerede mere fosfatase, men ikke-nitrogenfiksere gjorde det også, nogle gange lige så meget som nitrogenfiksere, viser mangfoldigheden af ​​strategier derude."

"Vi håbede at finde beviser for næringsstofhandelshypotesen - at nitrogenfiksere investerer i nitrogenrige fosfataseenzymer, hvilket ville løse paradokset om, hvorfor der er flere nitrogenfikserende træer i disse nitrogenrige tropiske skovjorde, " sagde Batterman. "Men vi fandt ikke nogen overordnet støtte til denne hypotese. Så så overvejede vi næringsstofbalancehypotesen - at træer justerer deres næringsstoffangststrategier for at tilfredsstille deres behov - og fikserer mere nitrogen i nitrogenfattig jord, laver mere fosfatase i fosforfattig jord. Vi fandt ikke generel støtte til dette, enten."

"Et vigtigt resultat af denne undersøgelse er, at høj fosfataseaktivitet ikke er begrænset til nitrogenfikserende træer, men varierer markant mellem både bælgplanter og ikke-bælgplanter, " sagde Ben Turner, medforfatter og direktør for STRI Soils Laboratory.

"Det spændende er, at vi nu kan anvende det, vi har lært om grundlæggende biologiske processer, til genplantningsbestræbelser for at maksimere kulstoffangst og afbøde klimaændringer, " sagde Batterman. "Nu ved vi, hvilke træarter der kan være bedre til at få adgang til fosfor, som kan være bedre til at få nitrogen og, mest vigtigt, at biodiversitet er afgørende for genplantningsprojekter."

Agua Salud-projektet, et samarbejde mellem STRI, Panama Canal Authority og Panamas miljøministerium (MiAmbiente). Indfødte artsplantager er en del af Smart Reforesation, BiodiversiTREE og TreeDivNet programmer.

"Vi vil især gerne takke tilhængere af Agua Salud-projektet—ForestGEO, Heising-Simons Foundation, HSBC bank, Stanley Motta, Small World Institute Fund, Smithsonian Institution's Competitive Grants for Science, Smithsonian Institution's Grand Challenges Grants, familien Hoch, U.S. National Science Foundation, National University of Singapore, STRI og Yale-NUS college - fordi de tror på at indsnævre afstanden mellem anvendt og teoretisk forskning, " sagde Hall. Hovedforfatteren modtog også støtte fra Princeton University, et STRI kortsigtet stipendieprogram og en bevilling fra Storbritanniens Natural Environment Research Council.