Основываясь на данных 10 участков долгосрочного мониторинга лесов, в том числе семи из сети Смитсоновского института ForestGEO, группа, возглавляемая Джейкобом Усиновичем во время его докторской диссертации в Университете Висконсин-Мэдисон, предоставляет первое свидетельство того, что « «эффект накопления» позволяет сосуществовать древесным породам и сильнее проявляется в тропиках. Результаты команды, опубликованные в выпуске журнала Nature от 20 сентября, отвечают на вопрос, который давно ставит перед биологами задачу: почему в тропиках так много видов?
Тропические леса являются домом для гораздо большего числа видов, чем леса на севере. Например, почти 1200 видов деревьев населяют 4,2 миллиона квадратных километров умеренных и бореальных лесов в Северном полушарии, а поразительные 1440 видов деревьев населяют всего 0,25 квадратных километров тропических лесов недалеко от Манауса, Бразилия. Как может так много видов деревьев сосуществовать на таких небольших участках в тропиках?
Экологи так и не смогли ответить на этот вопрос. Чтобы сосуществовать, виды должны отличаться друг от друга, так что две особи одного и того же вида (сородичи) имеют больше требований и, следовательно, оказывают большее негативное влияние друг на друга, чем две особи разных видов (гетероспецифики). Это препятствует тому, чтобы какой-либо один вид стал доминирующим, потому что все больше и больше его соседей являются сородичами с идентичными требованиями. Между тем, редкие виды могут быть сохранены за счет того, что все больше и больше их соседей оказываются гетеровидами с иной потребностью в ресурсах.
Многие механизмы приводят к такому исходу. Проблема заключалась в том, что все известные механизмы, способствующие сосуществованию видов, работали с одинаковой эффективностью на всех широтах. Усинович и др. предоставили первое свидетельство того, что механизм, обеспечивающий стабильное сосуществование видов, сильнее в тропиках и становится все слабее в более высоких широтах. Этот механизм называется эффектом накопления и работает для видов, таких как деревья, у которых периодическое размножение, и долгоживущие взрослые особи, которые обеспечивают устойчивость популяции при многих репродуктивных возможностях. Если сроки успешных репродуктивных событий различаются у разных видов, новобранцы с большей вероятностью будут иметь соседей-конспецификов с более сильным негативным воздействием, в то время как более редкие виды с большей вероятностью будут избегать негативного воздействия сородичей.
Команда собрала длинные записи об успешном размножении и пополнении более 1000 видов деревьев из 10 лесов, простирающихся на 64 градуса широты от экватора почти до Полярного круга. Они обнаружили, что успешные репродуктивные процессы были более независимыми у разных видов на экваторе и становятся все более синхронизированными у разных видов по мере увеличения широты. Имеются все условия для того, чтобы эффект накопления действовал более сильно на экваторе и постепенно ослабевал по мере увеличения широты. Усинович и др. использовать структуру моделирования для количественной оценки сокращения. Потенциал эффекта накопления для содействия сосуществованию видов снижается на 0,25 процента на каждый градус широты от экватора.
«Естественная история, стоящая за этим результатом, приятно интуитивна», - сказал С. Джозеф Райт, научный сотрудник Смитсоновского института тропических исследований и соавтор статьи. «На экваторе в Ясуни, Эквадор, каждый месяц цветет несколько сотен видов деревьев. Суровые погодные аномалии в любой конкретный месяц влияют на цветение небольшого процента видов. виды имеют успешные репродуктивные акты в значительной степени независимо друг от друга.«Напротив, прямо за Полярным кругом в Бонанза-Крик на Аляске размножение деревьев ограничивается июнем, июлем и августом, суровый июнь влияет на все виды, и когда у одного вида успешный год, то же самое происходит и у других. Широтный градиент продолжительности вегетационного периода создает широтный градиент в межвидовой синхронности успешных репродуктивных событий, и это приводит к градиенту силы эффекта накопления и потенциального сосуществования видов».