Warum ein Hektar Regenwald wächst mehr Baumarten als uns

Dieser Artikel erschien ursprünglich in The Conversation. Die Publikation beigetragen zu LiveScience des Artikels Experten stimmen: Op-Ed & Einblicke.

Ein Hektar Land in einem tropischen Wald kann 650 Baumarten – mehr als in ganz Kanada und den kontinentalen uns halten. Dies hat seit Jahrzehnten Biologen ratlos hinterlassen. Jetzt, mit den Fortschritten in der Datenanalyse, Phyllis Coley und Thomas Kursar von der University of Utah kann schließlich eine Erklärung gefunden haben.

Aus einer breiten Perspektive ist Evolution ganz einfach. Erfolgreiche Spezies überleben und sich fortzupflanzen, das hängt davon ab, wie bereitwillig sie Ressourcen zu erhalten. So sind zwei Arten zu ähnlich bei der Nutzung der Ressourcen, sie miteinander konkurrieren würde, es sei denn man entwickelt sich zu eine andere Ressource verwenden und nutzt eine Nische, die nicht besetzt worden. Nischen sind jedoch in jeder Umgebung beschränkt. Deshalb ist die Vielfalt in einem tropischen Wald durch die Ausbeutung der Nischen allein erklärt werden kann.

Der Wettbewerb für Nischen ist geprägt von Spezies Wechselwirkungen mit der Umwelt, umfasst sowohl abiotische Elemente (Klima, Wasser, Boden usw.) und biotischen Elementen (das heißt, andere Arten). Tropenwälder haben stabile abiotische Umgebungen, so dass Coley und Kursar kam zu dem Schluss, dass es die biotischen Interaktionen sein muss, die die außergewöhnliche Vielfalt in diesen Wäldern zu erklären.

Sie argumentieren, in einem Artikel nur in der Wissenschaft, dass ein Wettrüsten zwischen Pflanzen und Pflanzenfresser treibt evolutionäre Veränderungen. Wenn ein Pflanzenfresser eine neue Art findet, eine Pflanze anzugreifen, muss die Anlage weiterentwickelt werden, um die Pflanzenfresser zu kämpfen. Diese Veränderungen zwingen über viele Generationen Entstehung neuer Arten führt zu den beobachteten tropische Vielfalt.

Diese Erklärung ist als die Red Queen-Hypothese bekannt, hat seinen Namen aus einer Anweisung, die die Rote Königin Alice in Carrolls "Through the Looking-Glass" vorgenommen:

Nun, seht ihr, dauert hier, alle laufenden, die Sie tun können, um an der gleichen Stelle zu halten.

Die Red-Queen-Hypothese ist nicht neu. Es wurde erstmals im Jahr 1973 vorgeschlagen und auf viele andere ökologische Szenarien angewendet wurde. Allerdings haben bisher Biologen fand es schwer zu bestimmen, ob es wegen der schieren Größe der Aufgabe zu tropischen Regenwäldern gilt. Tropenwälder haben Tausende von Pflanzenarten, die Hunderte von Pflanze-Esser haben können. Diese Millionen von Interaktionen müssen alle berücksichtigt, die Red Queen-Hypothese bei der Arbeit zu zeigen.

Außerdem haben in solch einen Rüstungswettlauf Pflanzen es härter als Pflanzenfresser, denn ihre Lebensdauer kann hundert Mal länger als der durchschnittliche Blatt-Esser, die in der Regel ein kleines Insekt. Deshalb ein einzigen tropischen Baum Hunderte von verschiedenen chemischen Verbindungen in seiner Verteidigung Arsenal gegen Pflanzenfresser, haben kann, die die Analyse erschwert.

Dies ist, wo Fortschritte in der Datenanalyse praktisch beweisen. Um diese Verteidigungsanlagen im Ökosystem Maßstab erfordert den Einsatz von Metabolomik zu verstehen, die das Studium der chemischen Fingerabdrücke vom Organismus zurückbleibt.

Metabolomic Analysen zwischen Gesamtstrukturen in Mexiko, die Amazon und Panama, zeigen, dass benachbarte Pflanzen haben meist verschiedene Verteidigungsanlagen, als wäre es ein zufälliger Prozess – mit anderen Worten der Roten Königin scheint in Aktion zu erwarten wäre. Am überzeugendsten eng verwandt, dass Bäume und Sträucher oft einreden, wichen haben das ist ein Zeichen der Erkundung biotische Interaktion Nischen, aber ähnliche-Verteidigung Züge, die sich aus ähnlichen abiotischen Bedingungen, die sie sich wiederfinden.

Köhler sagte, dass, während die Daten überzeugend scheint, gibt es noch Einschränkungen. Tropenwälder sind gut untersucht worden, aber es gibt keine vergleichbaren Daten aus den gemäßigten Regionen, die als Kontrolle notwendig sein würde, um die Hypothese zu überprüfen. Vielleicht tritt solch ein Wettrüsten auch in gemäßigten Zonen, die weniger untersucht wurden. Auch gemäßigte Regionen sind angeblich weniger Interaktionen (in Art und Anzahl) zwischen den Bäumen und Pflanzenfresser haben, aber das mag nicht tatsächlich wahr sein, Laut Jeff Ollerton, Professor der biologischen Vielfalt an der Universität Northampton.

In einer 2011-Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Functional Ecology sah Angela Maulwürfe, der Kopf des großen Ökologie Lab an der University of New South Wales, alle Daten auf Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Pflanzenfresser. Sie fand nur ein Drittel der Studien zeigten dort mehr Interaktionen zwischen tropische Arten als die in höheren Breitengraden wie gemäßigten Regionen sein. Aber diese Meta-Analyse (eine Methode, um sinnvoll vergleichen verschiedene Datasets) zeigte, dass die positiven Ergebnisse nicht statistisch signifikant sind. Noch schlimmer ist, zeigte nur neun von 56 Vergleiche, dass chemische Abwehr in tropischen Pflanzen als in den gemäßigten Lagen.

Darüber hinaus hat einige neuere Arbeiten Biologen für abhängig von der Red Queen-Hypothese für viele Erklärungen rief. Eine kleine aber vocal Gruppe Forscher argumentieren, dass andere Prozesse Vielfalt erklären können. Leiter unter den alternativen Erklärungen ist die Idee der Gendrift, wo sind einige genetische Mutationen an Nachkommen nach dem Zufallsprinzip weitergegeben. Dies unterscheidet sich von der natürlichen Selektion, wo Natur aktiv wählt welche Mutationen weitergegeben werden.

Während Coley zuversichtlich bleibt, dass die Red Queen-Hypothese wird in der Tat eine zufriedenstellende Erklärung zu sein, weiß sie auch, dass viel mehr Daten benötigt werden, um dorthin zu gelangen. Zuvor war die Begrenzung Datenanalyse; Jetzt ist es an der Datenerhebung. Forscher haben keine andere Wahl aber zu gehen in einem tropischen Wald, Pflanzen und ihre Pflanzenfresser suchen, und notieren Sie ihre Interaktionen.

Während andere Erklärungen sicherlich eine Rolle zu spielen haben, machen Coley und Kursar ein überzeugendes Argument für das Warum Natur scheint in tropischen Regionen mit so vielen Pflanzen und Pflanzen fressenden Arten ausgestattet sind. Obwohl Alice es nicht mögen, haben wir die Rote Königin dafür dankbar sein.

Dieser Artikel erschien ursprünglich in The Conversation. Lesen Sie die