Toen Charles Darwin in 1835 voor het eerst de tropen in zeilde aan boord van de HMS Beagle, was hij verbluft. De 26-jarige natuuronderzoeker had verwacht hetzelfde niveau van diversiteit aan planten en dieren te vinden als hij had achtergelaten op de hogere breedtegraden van Plymouth, Engeland. In plaats daarvan vond hij op de zwoele Galapagos-eilanden een veelvoud aan vreemde en diverse wezens die samen floreerden.
gerelateerde inhoud
- Hoe duizend jaar oude bomen het nieuwe ivoor werden
- Hoe wetenschappers en inheemse groepen kunnen samenwerken om bossen en klimaat te beschermen
- Waarom 10 dagelijkse tonnen Ant Kak houden dit regenwoud bloeiend
Darwin roeide aan wal om te verkennen en noteerde in zijn aantekeningen dat het aantal verschillende 'plantaardige en dierlijke' bewoners op kleine tropische eilanden opvallend hoger was dan op andere locaties tijdens zijn reis. Hij vroeg zich af: hoe was het mogelijk dat de tropen zoveel meer diversiteit leken te hebben dan de noordelijker gelegen bossen van Europa? Hadden deze dicht opeengepakte wezens het niet lang geleden moeten uitvechten?
Darwin heeft nooit het antwoord op dat specifieke mysterie gevonden (hij had tenslotte veel aan zijn hoofd), en dus bleef de vraag nog een eeuw bestaan. Eindelijk, in de vroege jaren 1970, kwamen twee ecologen onafhankelijk met dezelfde hypothese om het mysterieuze fenomeen te verklaren - althans met bomen.
Daniel Janzen en Joseph Connell gaven een schijnbaar contra-intuïtieve verklaring. Misschien, beweerden ze, wordt de verbazingwekkende plantendiversiteit die we in tropische bossen vinden mogelijk gemaakt door twee factoren: de aanwezigheid van "natuurlijke vijanden" die zich op specifieke soorten richten en de populatiegrootte onder controle houden, en de neiging van jongeren van één soort om zich ver weg te vestigen van hun ouders, buiten het bereik van die roofdieren.
Tot voor kort konden onderzoekers alleen bewijzen dat de Janzen-Connell-hypothese klopt in gelokaliseerde studies. Het probleem was dat ze geen toegang hadden tot het soort wereldwijde gegevenssets dat nodig was om het bredere planetaire patroon van afnemende diversiteit van evenaar naar polen te verklaren. Nu, in een nieuwe studie die vorige week in het tijdschrift Science werd gepubliceerd, tonen onderzoekers aan dat dit veronderstelde mechanisme inderdaad verantwoordelijk is voor wereldwijde trends in de biodiversiteit van bossen.
Myers heeft een tropische boomzaailing in het Amazone-regenwoud in Peru. (Jonathan Myers) Vorig jaar reisden bosecoologen Jonathan Myers en Joe LaManna naar een workshop in Hainan, China, gericht op analyse van gegevens gegenereerd door het Smithsonian's Forest Global Earth Observatory (ForestGEO), een netwerk van 60 bossen over de hele wereld die uitvoerig worden gemonitord. Myers en LaManna, beiden van de Universiteit van Washington in Saint Louis, Missouri, wisten dat ForestGEO de wereldwijde dataset kon leveren die ze nodig hadden om de vraag te beantwoorden die hen en andere ecologen sinds Darwin's reis lastig viel.
"Een van de opvallende verschillen tussen gematigd en tropen is dat al die 'extra' soorten zeer zeldzaam zijn, " zegt LaManna, een postdoctoraal onderzoeker en eerste auteur van de nieuwe studie. Overweeg dat gematigde bossen van muur tot muur kunnen worden gepakt met redwood-bomen, terwijl de tropen bezaaid zijn met een schare unieke bomen die vaak afzonderlijk van anderen in hun soort bestaan. "Hoe kunnen die zeldzame soorten blijven bestaan ondanks uitsterven?" Vraagt Myers, een professor in de biologie en co-auteur van de studie.
Het beantwoorden van die vraag vereiste een enorme onderneming. De dataset zorgde op een veeleisende manier voor 2, 4 miljoen bomen van 3000 soorten om vergelijkbaarheid in elk bos te garanderen. Meer dan 50 co-auteurs van 41 instellingen, waaronder het Smithsonian, analyseerden vervolgens de gegevens, die 24 ForestGEO-plots over de hele planeet bestonden. "Het was veel", zegt LaManna. "Elke stengel met een diameter tot één centimeter wordt in kaart gebracht, gemeten, getagd en geïdentificeerd."
De enorme inspanning heeft zijn vruchten afgeworpen. Na analyse van de gegevens vonden ze een verrassende trend: in gebieden met een hoger aantal volwassen bomen waren er minder jonge jonge boompjes van dezelfde soort. Dit patroon was opvallend meer uitgesproken in de tropen dan in de gematigde streken die zij bemonsterden.
Dit betekent dat, in tegenstelling tot ecosystemen op hogere breedtegraden, de kans kleiner is dat naast de evenaar bomen rond buren in dezelfde familie naast elkaar bestaan. Het is alsof de boomouders en hun jonge kinderen op een gegeven moment unaniem eens waren dat het tijd was om de kelder uit te gaan. Behalve in een bos, staat het verder uit elkaar wonen niet alleen toe dat de ouderbomen genieten van hun lege nest. Het is een kwestie van leven en dood voor de soort.
"Met bomen is het minder een direct effect van de ouderboom op de nakomelingen, " zegt Myers. "Het is een indirect effect waar de natuurlijke vijanden die de volwassenen aanvallen ook de nakomelingen aanvallen." Deze vijanden kunnen pathogenen, zaadroofdieren of herbivoren zijn die zich op één soort richten. Net zoals dichte menselijke populaties in steden de snelle verspreiding van overdraagbare ziekten mogelijk maken, kunnen deze vijanden snel een dicht bos van dezelfde soort verwoesten.
Als je jonge boompjes verder weg liggen, is het minder waarschijnlijk dat een vijand ze allemaal zal wegvagen. "Je denkt aan vijanden als slechte invloeden op bomen, vooral die met een lage overvloed, " zegt LaManna. "Maar ze kunnen een sterke stabiliserende kracht zijn - [vijanden] kunnen ze daadwerkelijk bufferen en voorkomen dat ze uitsterven." Je zou kunnen zeggen: met zulke vijanden, wie heeft vrienden nodig?
"Het heeft de manier veranderd waarop ik denk over ecologie, " zegt Myers. "De vijand kan zelfs een gunstig effect hebben op het behoud van de zeldzame soort in deze gemeenschappen, vooral in de tropen."
Kruidige roofdieren laten gatachtige bladeren achter in Madidi, Bolivia. (Jonathan Myers) De gegevens bieden een dwingende verklaring voor waarom we de wereldwijde biodiversiteitspatronen zien die we doen, zegt Gary Mittelbach, een bos-ecoloog en hoogleraar integratieve biologie aan de Michigan State University die niet bij het onderzoek betrokken was. "Het feit dat ze het wereldwijd konden laten zien met gestandaardiseerde methoden helpt het idee te stollen", zegt Mittelbach.
Een zwak punt van het onderzoek is dat er weliswaar een wereldwijde trend is, maar dat er geen monsters zijn uit Noord- of Midden-Europa of Zuid-Papoea-Nieuw-Guinea. "Ik wou dat ze meer [bossen] hadden in Azië en Europa, dus niet alle grote breedten in Noord-Amerika", zegt Mittelbach. Zelfs met het gebrek aan monsters van hoge breedtegraden, "ben ik nog steeds behoorlijk overtuigd van het patroon, " zegt hij.
Hoewel de onderzoekers met succes hebben aangetoond dat de trend van Janzen en Connell waar is, blijft de vraag waarom de tropen precies zo divers zijn, nog steeds bestaan.
Myers speculeert dat de stabiliteit van het tropische klimaat kan bijdragen aan zijn rijke biodiversiteit, vergeleken met de drastische veranderingen die zich in de geologische tijd op de hogere breedtegraden hebben voorgedaan. "Er is veel meer verstoring geweest in de gematigde zone" in de afgelopen duizenden jaren, zegt hij. Met "verstoring" bedoelt Myers ijskappen die herhaaldelijk in Noord-Amerika in het verleden van de aarde zijn platgewalst.
De tropen hebben dergelijke verstoringen niet doorstaan. Onderzoekers schrijven de hoge reproductie en lage uitdovingspercentages in tropische soorten planten en dieren toe aan het relatief comfortabele klimaat. Dat is tot nu toe goed voor hen gelukt, maar bossen over de hele wereld veranderen als gevolg van meer vluchtige klimaatpatronen. Naarmate hogere breedtegraden warmer worden, trekken gematigde bomen langzaam naar het noorden.
"Er kan een directe of indirecte invloed van het klimaat zijn bij het bemiddelen van de sterkte van de biotische interacties tussen vijanden en bomen, " zegt Myers. "Waar het warmer of natter is, kun je verwachten dat ziekteverwekkers een sterkere invloed hebben."
De wereldwijde trend die deze onderzoekers hebben ontdekt, illustreert hoezeer de diversiteit van het biologische leven op aarde kan afhangen van kleinschalige interacties. "Dit mechanisme is een proces op wereldschaal en we hebben het over interacties tussen volwassenen, jongeren en hun gespecialiseerde vijanden op een schaal van 10 meter", zegt LaManna. "Die interactie op zeer lokale schaal draagt bij tot een patroon van biodiversiteit over de hele wereld."
