Работая с технологией спутниковых изображений высокого разрешения, исследователи из Университета Брауна и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе нашли новые ответы на извечный вопрос о том, почему тропические леса настолько экологически разнообразны.
Изучая Handroanthus guayacan, распространенный вид тропических деревьев, в течение 10-летнего периода, они обнаружили, что популяция деревьев увеличивалась в основном в местах, где это дерево встречается редко, а не в местах, где оно обычно.
«На территории, не намного превышающей несколько футбольных полей в Панаме, растет больше видов деревьев, чем во всей Северной Америке к северу от Мексики вместе взятых», - сказал Джим Келлнер, первый автор статьи и доцент. экологии и эволюционной биологии в Брауне. «Откуда возникло это разнообразие и почему оно сохраняется с течением времени - парадокс, который более столетия ставит натуралистов в тупик».
До сих пор.
«Выход из исследования заключается в том, что существует «отрицательная обратная связь» на рост популяции», - сказал Келлнер, что тормозит рост популяции в местах, где этот вид распространен.
Выводы подтверждают предсказание 1970-х годов, согласно которому тропические леса разнообразны, потому что естественные враги контролируют популяции. Врагом может быть пожиратель семян, травоядное или патоген, сказал Келлнер, сотрудник Брауновского института окружающей среды и общества.
Например, рассмотрим дуб и белку. Белка питается желудями и предпочитает кормиться там, где много дубов. Одинокий желудь посреди кленовой рощи, скорее всего, останется незамеченным белкой, тогда как много желудей в дубовой роще будет съедено. По словам Келлнера, если такое поведение широко распространено в тропических лесах, это может помешать тому, чтобы виды стали слишком распространенными.
Предыдущие исследования показали, что это явление отрицательной обратной связи справедливо для молодых деревьев - семян, саженцев и саженцев - но экологи не смогли определить, влияет ли оно на взрослые деревья, репродуктивную часть популяции, сказал он.
«Для того, чтобы в тропических лесах деревья начали размножаться, требуются десятилетия, и проблема усугубляется тем, насколько редким является каждый вид», - сказал Келлнер. «Мы обнаружили, что для этого вида вам придется обыскивать около 250 акров, чтобы найти одно новое взрослое дерево каждый год».
Эта задача не может быть решена пешком, но дистанционное зондирование может решить проблемы наблюдения за большими территориями.
Келлнер и соавтор Стивен Хаббелл, почетный профессор экологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, использовали спутниковые изображения высокого разрешения для отслеживания людей на острове Барро-Колорадо, острове площадью шесть квадратных миль посреди Панамского канала. 10 лет. Они искали Handroanthus guayacan, тропическое дерево, которое несколько дней в году дает ярко-желтые цветы.
«Приурочив получение спутникового изображения к сезонному цветению, мы смогли идентифицировать большинство взрослых особей этого вида на острове», - сказал Келлнер..
Они нашли 1006 взрослых деревьев. Начиная с 2012 года и оглядываясь назад на 10-летний период исследования, Келлнер и Хаббелл смогли определить, когда новые деревья впервые присоединились к взрослой популяции. Они использовали передовые статистические методы, чтобы убедиться, что они действительно идентифицируют новые взрослые особи, а не просто деревья, которые пропустили год цветения или зацвели рано или поздно.
Исследователи обнаружили, что негативная обратная связь влияет на обилие новых взрослых деревьев и может повлиять на популяцию новых взрослых деревьев на площади почти в 100 футбольных полей. По словам Келлнера, это контрастирует с предыдущими исследованиями молодых деревьев, которые обнаружили, что воздействие специфических врагов-хозяев обычно ограничивается небольшими участками.
Чтобы подтвердить местонахождение деревьев по спутниковым данным, они отправились на остров и самостоятельно нашли 123 взрослых дерева того же вида. Из них 89 процентов были обнаружены на изображениях с высоким разрешением, что позволяет предположить, что их данные представляют собой почти полную перепись видов.
Келлнер сказал, что последствия могут быть широкими.
«Я не могу придумать в экологии идеи, которая была бы более важной, чем динамика популяций», - сказал он. «Это важно для всего: от лицензий на рыбную ловлю до прогнозирования вспышек заболеваний».