Ny undersøgelse besvarer gamle spørgsmål om, hvorfor tropiske skove er så økologiske forskellige

Arbejde med højopløsnings satellitbilledteknologi, forskere fra Brown University og University of California, Los Angeles har afsløret nye spor i et ældgammelt spørgsmål om, hvorfor tropiske skove er så økologiske forskellige.

Ved at studere Handroanthus guayacan, en almindelig tropisk træart, over en 10-årig periode, de fandt ud af, at træbestanden hovedsageligt steg på steder, hvor træet er sjældent, snarere end på steder, hvor det er almindeligt.

"Der lever flere træarter i et område, der ikke er meget større end nogle få fodboldbaner i Panama end i hele Nordamerika nord for Mexico tilsammen, " sagde Jim Kellner, første forfatter på papiret og en assisterende professor i økologi og evolutionær biologi ved Brown. "Hvordan denne mangfoldighed opstod, og hvorfor det fortsætter over tid, er et paradoks, der har udfordret naturforskere i mere end et århundrede."

Indtil nu.

"Tag hjem fra undersøgelsen er, at der er en 'negativ feedback' på befolkningstilvækst, " sagde Kellner, hvilket sætter en bremse på befolkningstilvæksten på lokaliteter, hvor arten er almindelig.

Resultaterne bekræfter en forudsigelse fra 1970'erne, som hævdede, at tropiske skove er forskellige, fordi naturlige fjender holder befolkningerne i skak. En fjende kunne være en frøæder, en planteæder eller et patogen, sagde Kellner, der er tilknyttet Institute at Brown for Environment and Society.

For eksempel, overveje et egetræ og et egern. Egernet spiser agern og foretrækker at fouragere, hvor egetræer er rigeligt. Et ensomt agern midt i en ahornlund vil sandsynligvis gå ubemærket hen af ​​et egern, hvorimod mange agern i en egelund vil blive spist. Hvis denne form for adfærd er udbredt i tropiske regnskove, det kunne forhindre arter i at blive for almindelige, sagde Kellner.

Tidligere undersøgelser har vist, at dette negative feedback-fænomen gælder blandt unge træer - frø, frøplanter og unger - men økologer havde ikke været i stand til at afgøre, om det påvirker voksne træer, den reproduktive del af befolkningen, han sagde.

"Det tager årtier for træer at blive reproduktive i tropiske skove, og problemet forværres af, hvor sjælden hver art er, " sagde Kellner. "Vi fandt ud af, at for denne art, du skulle søge omkring 250 acres for at finde et nyt voksent træ hvert år."

Den udfordring er ikke gennemførlig til fods, men fjernmåling kan overvinde udfordringerne ved at observere store områder.

Kellner og medforfatter Stephen Hubbell, en økologiprofessor emeritus ved UCLA, brugte højopløselige satellitbilleder til at spore individer på Barro Colorado Island, en seks kvadratkilometer ø midt i Panamakanalen, over 10 år. De ledte efter Handroanthus guayacan, et tropisk regnskovstræ, der producerer klare gule blomster et par dage om året.

"Ved at tidsindstille satellitbilledet med sæsonbestemt blomstring, vi var i stand til at identificere de fleste af de voksne for denne art på øen, " sagde Kellner.

De fandt 1, 006 voksne træer. Starter i 2012 og ser tilbage over den 10-årige studieperiode, Kellner og Hubbell var i stand til at identificere, hvornår nye træer sluttede sig til den voksne befolkning for første gang. De brugte avancerede statistiske metoder til at sikre sig, at de faktisk identificerede nye voksne og ikke kun træer, der havde sprunget et års blomstring over eller havde blomstret tidligt eller sent.

Forskerne fandt ud af, at negativ feedback påvirkede mængden af ​​nye voksne træer, og at det kan påvirke bestanden af ​​nye voksne træer i et område med næsten 100 fodboldbaner. Dette står i kontrast til tidligere undersøgelser af unge træer, som fandt, at virkningerne af værtsspecifikke fjender normalt er begrænset til små områder, sagde Kellner.

For at bekræfte placeringen af ​​træer fra satellitdata, de tog til øen og fandt uafhængigt af hinanden 123 voksne træer af samme art. Af disse, 89 procent var blevet opdaget på billederne i høj opløsning, tyder på, at deres data er en næsten fuldstændig optælling af arten.

Kellner sagde, at konsekvenserne kunne være brede.

"Jeg kan ikke komme i tanke om nogen idé inden for økologi, der er vigtigere end befolkningsdynamik, " sagde han. "Det er vigtigt for alt fra fisketegn til at forudsige sygdomsudbrud."

Undersøgelsen blev offentliggjort mandag d. 15. okt. i Proceedings of the National Academy of Sciences .