Der Winter schränkt die Innovation ein - Ein neues Modell für die Artenvielfalt tropischer Pflanzen basiert auf dem "Speichereffekt"

Anonim

Basierend auf Daten aus zehn Langzeit-Waldbeobachtungsflächen, darunter sieben aus dem ForestGEO-Netzwerk von Smithsonian, liefert ein Team um Jacob Usinowicz während seiner Dissertation an der Universität von Wisconsin-Madison den ersten Beweis dafür, dass der "Speichereffekt" Baum ermöglicht Arten koexistieren und ist in den Tropen stärker. Die Ergebnisse des Teams, die in der Zeitschrift Nature vom 20. September veröffentlicht wurden, befassen sich mit einer Frage, die die Biologen lange Zeit herausgefordert hat: Warum gibt es in den Tropen so viele Arten mehr?

Tropische Wälder beherbergen viel mehr Arten als Wälder im Norden. Zum Beispiel bewohnen fast 1.200 Baumarten die 4, 2 Millionen Quadratkilometer gemäßigter und borealer Wälder in der nördlichen Hemisphäre, während erstaunliche 1.440 Baumarten nur 0.25 Quadratkilometer Tropenwald in der Nähe von Manaus, Brasilien bewohnen. Wie können so viele Baumarten in so kleinen Gebieten in den Tropen koexistieren?

Ökologen konnten diese Frage nie beantworten. Um koexistieren zu können, müssen sich die Arten voneinander unterscheiden, so dass zwei Individuen der gleichen Art (Artgenossen) mehr Anforderungen haben und sich daher stärker negativ aufeinander auswirken als zwei Individuen verschiedener Arten (Heterospezialisten). Dies verhindert, dass eine Art dominant wird, weil immer mehr ihrer Nachbarn Artgenossen mit gleichen Anforderungen sind. In der Zwischenzeit können seltene Arten gerettet werden, da mehr und mehr ihrer Nachbarn heterospezifisch mit unterschiedlichen Ressourcenanforderungen sind.

Viele Mechanismen führen zu diesem Ergebnis. Das Problem war, dass alle Mechanismen, von denen bekannt ist, dass sie die Koexistenz von Arten fördern, in allen Breitengraden mit ähnlicher Wirksamkeit zu funktionieren scheinen. Usinowicz et al. liefern den ersten Beweis dafür, dass ein Mechanismus, der die stabile Koexistenz von Arten ermöglicht, in den Tropen stärker ist und in höheren Breiten immer schwächer wird. Der Mechanismus wird als Speichereffekt bezeichnet und wirkt bei Arten wie Bäumen, die sich wiederholend vermehren lassen, und bei langlebigen Erwachsenen, die die Fortdauer der Population gegenüber vielen Fortpflanzungsmöglichkeiten gewährleisten. Wenn der Zeitpunkt erfolgreicher Fortpflanzungsereignisse von Art zu Art unterschiedlich ist, haben neue Rekruten eher artspezifische Nachbarn mit größeren negativen Auswirkungen, während seltenere Arten negative Auswirkungen von Artgenossen eher vermeiden.

Das Team sammelte für mehr als 1.000 Baumarten aus 10 Wäldern, die sich über 64 Breitengrade vom Äquator bis fast zum Polarkreis erstreckten, lange Aufzeichnungen über Fortpflanzungs- und Rekrutierungserfolge. Sie fanden heraus, dass erfolgreiche Fortpflanzungsereignisse am Äquator über alle Arten hinweg unabhängiger waren und mit zunehmendem Breitengrad immer mehr über Arten hinweg synchronisiert werden. Alle Bedingungen sind gegeben, damit der Speichereffekt am Äquator stärker und mit zunehmendem Breitengrad weniger stark wirkt. Usinowicz et al. Verwenden Sie einen Modellierungsrahmen, um die Reduktion zu quantifizieren. Das Potenzial für den Speichereffekt zur Förderung der Koexistenz von Arten nimmt für jeden Breitengrad außerhalb des Äquators um 0, 25 Prozent ab.

"Die Naturgeschichte hinter diesem Ergebnis ist erfreulich intuitiv", sagte S. Joseph Wright, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Smithsonian Tropical Research Institute und Co-Autor des Papiers. "Am Äquator in Yasuni, Ecuador, blühen jeden Monat mehrere hundert Baumarten. Eine harsche Wetteranomalie in einem bestimmten Monat beeinflusst die Blüte bei einem kleinen Prozentsatz der Arten. Der Zeitpunkt rauer Anomalien variiert von Jahr zu Jahr. Arten haben erfolgreiche Fortpflanzungsereignisse weitgehend unabhängig voneinander. " "Im Gegensatz dazu, direkt unterhalb des Polarkreises am Bonanza Creek, Alaska, ist die Fortpflanzung der Bäume auf Juni, Juli und August beschränkt, ein strenger Juni betrifft alle Arten, und wenn eine Spezies ein erfolgreiches Jahr hat, dann auch andere Die Länge der Vegetationsperiode erzeugt einen Breitengradienten in der Synchronisation von erfolgreichen Fortpflanzungsereignissen über alle Arten hinweg, und dies führt zu einem Gradienten in der Stärke des Speichereffekts und der möglichen Koexistenz von Arten. "

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