כאשר צ'ארלס דארווין הפליג לראשונה לטרופיים על סיפון ה- HMS Beagle בשנת 1835, הוא היה המום. חוקר הטבע בן ה 26 ציפה למצוא את אותה רמה של גיוון של צמחים ובעלי חיים כפי שהשאיר אחריו בקווי הרוחב הגבוהים של פלימות ', אנגליה. במקום זאת, באיי גלפגוס הקלים, הוא מצא שפע של יצורים מוזרים ומגוונים המשגשגים יחד.
תוכן קשור
- איך עצים בני אלף שנה הפכו לשנהב החדש
- כיצד מדענים וקבוצות ילידים יכולים להתחבר להגן על יערות ואקלים
- מדוע 10 טונות יומיות של פופ נמלים שומרות על יער גשם זה
כשהוא חותר לחוף, רשם דארווין ברשימותיו כי מספר התושבים ה"ירקות ובעלי החיים "השונים באיים טרופיים זעירים היה גבוה יותר מאשר באתרים אחרים בהפלגתו. הוא תהה: כיצד ייתכן כי נראה כי הטרופיים מחזיקים כל כך הרבה יותר מגוון ביערות הצפוניים יותר של אירופה? האם היצורים הארוזים ההדוקים האלה לא היו צריכים להילחם בהכחדה מזמן?
דארווין מעולם לא גילה את התשובה לתעלומה המסוימת ההיא (אחרי הכל, היה לו הרבה בראש), וכך השאלה נמשכה עוד מאה. לבסוף, בתחילת שנות השבעים, שני אקולוגים הגישו באופן עצמאי את אותה השערה כדי להסביר את התופעה המסתורית - לפחות עם עצים.
דניאל ג'נזן וג'וזף קונל הציגו הסבר כביכול נגד האינטואיציה. אולי, הם הציגו, המגוון הצומח המדהים שאנו מוצאים ביערות טרופיים מתאפשר על ידי שני גורמים: נוכחותם של "אויבים טבעיים" הממקדים מינים ספציפיים ושומרים על גודל האוכלוסייה בבדיקה, ונטייתם של צעירים מזן אחד להתיישב רחוק מהוריהם, מעבר להישג ידם של טורפים.
עד לאחרונה החוקרים הצליחו רק להוכיח כי השערת ג'נזן-קונל נכונה במחקרים מקומיים. הבעיה הייתה שהם חסרו גישה לסוג מערכי הנתונים הגלובליים הנחוצים כדי להסביר את התבנית הפלנטרית הרחבה יותר של ירידה במגוון מקו המשווה לקטבים. כעת, במחקר חדש שפורסם בשבוע שעבר בכתב העת Science, החוקרים מראים שמנגנון ההשערה הזה אכן אחראי למגמות העולמיות במגוון הביולוגי ביער.
מאיירס מחזיק שתיל עצים טרופי ביער הגשם באמזונס בפרו. (ג'ונתן מאיירס) בשנה שעברה, אקולוגי היער ג'ונתן מאיירס וג'ו למנה נסעו לסדנה בהינאן, סין שהתמקדו בניתוח הנתונים שהופק על ידי מצפה הכוכבים העולמי של סמית'סוניאן (ForestGEO), רשת המונה 60 יערות ברחבי כדור הארץ שנמצאים תחת פיקוח ממצה. מאיירס ולמנה, שניהם מאוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס, מיזורי, ידעו ש- ForestGEO יכול לספק את מערך הנתונים הגלובלי הדרוש להם כדי לענות על השאלה שמסעירה אותם ואת אקולוגים אחרים מאז הפלגתו של דארווין.
"אחד ההבדלים הבולטים בין ממוזגים לטרופיים הוא שכל המינים 'הנוספים' האלה נדירים מאוד", אומר לה-מאנה, חוקר פוסט-דוקטורט וכותב ראשון למחקר החדש. קחו בחשבון כי ניתן לארוז יערות ממוזגים מקיר לקיר בעצי עץ אדומים, ואילו הטרופיים מנוקדים בשפע של עצים ייחודיים הקיימים לרוב בבידוד מאחרים במינם. "איך המינים הנדירים האלה יכולים להתקיים מול הכחדה?", שואל מאיירס, פרופסור לביולוגיה ומחבר משותף למחקר.
תשובה לשאלה זו חייבה התחייבות מסיבית. מערך הנתונים כולל גובה של 2.4 מיליון עצים מ -3, 000 מינים באופן מדויק כדי להבטיח השוואה בין כל יער. יותר מ 50 מחברים משותפים מ 41 מוסדות כולל הסמיתסוניאן ניתחו אז את הנתונים, שפרשו על פני 24 חלקות ForestGEO ברחבי כדור הארץ. "זה היה הרבה", אומרת למנה. "כל גבעול בקוטר סנטימטר אחד ממופה, נמדד, מתויג ומזוהה."
המאמץ ההרקולאי השתלם. לאחר ניתוח הנתונים הם מצאו מגמה מפתיעה: באזורים עם מספר גבוה יותר של עצים בוגרים, היו פחות שתילים צעירים מאותו המין. דפוס זה בולט באופן מרשים יותר באזורים הטרופיים מאשר באזורים הממוזגים שדגמו.
משמעות הדבר היא שבניגוד למערכות אקולוגיות בקווי רוחב גבוהים יותר, בסמוך לקו המשווה יש סיכוי נמוך יותר להתקיים יחדיו סביב שכנים באותה משפחה. כאילו שבשלב מסוים, הורי העץ וילדיהם הזורעים הסכימו פה אחד שהגיע הזמן לעבור מהמרתף. למעט ביער, המגורים רחוקים זה מזה לא רק מאפשרים לעצי ההורה להתפנק בקן הריק שלהם. זה עניין של חיים ומוות עבור המין.
"עם עצים זה פחות השפעה ישירה של עץ ההורה על הצאצאים, " אומר מאיירס. "זוהי השפעה עקיפה כאשר האויבים הטבעיים התוקפים את המבוגרים תוקפים גם הם את הצאצאים." אויבים אלה יכולים להיות פתוגנים, טורפי זרעים או עשבוני עשב המכוונים למין אחד. כשם שאוכלוסיות אנושיות צפופות בערים מאפשרות התפשטות מהירה של מחלות מועברות, אויבים אלו יכולים להרוס במהירות יער צפוף מאותו המין.
אם השתילים שלך מתיישבים רחוק יותר, עם זאת, פחות סביר שאויב אחד ימחה את כולם. "אתה חושב על אויבים כעל השפעות רעות על עצים, במיוחד על אלה בעלי שפע נמוך, " אומרת למנה. "אבל הם יכולים להיות כוח מייצב חזק - [אויבים] יכולים למעשה לאגר אותם ולמנוע מהם להיכחד." אתה יכול לומר: עם אויבים כאלה, מי צריך חברים?
"זה שינה את הדרך בה אני חושב על אקולוגיה, " אומר מאיירס. "האויב יכול להשפיע לטובה על שמירת המינים הנדירים ביישובים אלה, בעיקר באזורים הטרופיים."
טורפים עשבוניים משאירים אחריהם עלים חורפיים במדידי, בוליביה. (ג'ונתן מאיירס) הנתונים מספקים הסבר משכנע מדוע אנו רואים את דפוסי המגוון הביולוגי הגלובלי שאנו עושים, אומר גארי מיטללבך, אקולוג יער ופרופסור לביולוגיה אינטגרטיבית באוניברסיטת מישיגן, שלא היה מעורב במחקר. "העובדה שהם הצליחו להראות את זה על בסיס עולמי בשיטות סטנדרטיות, עוזרת לבסס את הרעיון", אומר מיטלבך.
חולשה אחת של המחקר היא שלמרות שהיא מרמזת על מגמה עולמית, אין דגימות מצפון מרכז אירופה או מדרום פפואה גינאה החדשה. "אני מאחל לי שיהיו יותר [יערות] באסיה ובאירופה כך שלא כל קווי הרוחב הגבוהים נמצאים בצפון אמריקה, " אומר מיטלבך. עם זאת, אפילו עם המחסור בדגימות מקווי הרוחב הגבוהים, "אני עדיין די משוכנע בתבנית, " הוא אומר.
למרות שהחוקרים הראו בהצלחה שהמגמה שיצאו ג'אנזן וקונל נכונה, השאלה מה בדיוק גורם לגורמים הטרופיים להיות כה מגוונים.
מאיירס משער כי יציבות האקלים הטרופי עשויה לתרום למגוון הביולוגי העשיר שלה, לעומת השינויים הדרסטיים שחלו במהלך הזמן הגאולוגי ברוחב הרוחב הגבוה. "יש הרבה יותר הפרעות באזור הממוזג" באלפי השנים האחרונות, הוא אומר. "הפרעה", מאיירס פירושו יריעות קרח שדחפו שוב ושוב ברחבי צפון אמריקה בעבר כדור הארץ.
הטרופיים לא סבלו מהפרעות כאלה. חוקרים מייחסים את שכפול הרבייה והשיעור ההכחדה הנמוך במינים טרופיים של צמחים ובעלי חיים לאקלים הנוח יחסית. זה הצליח להם עד עכשיו, אבל יערות ברחבי העולם משתנים כתוצאה מדפוסי אקלים נדיפים יותר. למשל, ככל שרוחב הרוחב הגבוה יותר מתחמם, עצים ממוזגים נודדים לאט צפונה.
"יכול להיות שיש השפעה ישירה או עקיפה של האקלים בתיווך את חוזק האינטראקציות הביוטיות בין אויבים ועצים, " אומר מאיירס. "איפה שהוא חם או יותר רטוב, אתה יכול לצפות שפתוגנים ישפיעו יותר חזק."
המגמה העולמית שחשפו חוקרים אלה ממחישה עד כמה המגוון של החיים הביולוגיים בכדור הארץ יכול להיות תלוי באינטראקציות בקנה מידה קטן. "המנגנון הזה הוא תהליך בקנה מידה עולמי, ואנחנו מדברים על אינטראקציות בין מבוגרים, צעירים לאויבים המתמחים שלהם בסדר גודל של 10 מטרים, " אומרת למנה. "אותה אינטראקציה ממש בקנה מידה מקומי תורמת לדפוס של מגוון ביולוגי ברחבי העולם כולו."
