Hvorfor så mange treslag sameksisterer i artsrike skoger og hvordan dette forholder seg til visse romlige mønstre av treslag har lenge vært et debattemne innen økologi. Å avklare dette spørsmålet er viktig fordi det kan gi verdifull innsikt i stabiliteten til artsrike skoger. Et internasjonalt team av forskere ledet av Helmholtz Centre for Environmental Research (UFZ) har oppdaget uventede mønstre i den romlige fordelingen av treslag og publisert sine funn i Nature. For å sikre sameksistens av treslag, bruker tropiske og tempererte skoger motstridende strategier basert på treklynging og treslagsforekomst.
De er en sann skattkiste av data: Med mer enn 75 permanente observasjonsområder i 29 land over hele verden tilbyr nettverket Forest Global Earth Observatory (ForestGEO) til Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) en utmerket mulighet til å undersøke dynamikken i skogøkosystemer for å bedre forstå prosessene som påvirker skogenes struktur og funksjon. På disse områdene på 20 til 50 hektar har hvert tre blitt identifisert, målt og observert i mer enn 40 år, ofte mer enn 200.000 21 trær per område. De to økosystemmodellørene Dr. Thorsten Wiegand og Prof. Dr. Andreas Huth ved UFZ så nærmere på XNUMX steder i tropene, subtropene og den tempererte sonen. Ved hjelp av ForestGEO-dataene analyserte et internasjonalt team koordinert av de to UFZ-forskerne hvordan treslag er fordelt i skogene og hvilke prosesser som er ansvarlige for disse romlige mønstrene. «Søket etter prinsipper som styrer den romlige fordelingen av treslag og skogenes dynamikk har lenge vært en utfordring innen teoretisk økologi», sier hovedforfatter Thorsten Wiegand, som beskriver spørsmålet.
For analysene sine undersøkte forskerteamet alle individuelle trær med en stammediameter på minst 10 centimeter i forskjellige ForestGEO-plott. «Jo nærmere skogområdene som studeres er ekvator, desto lavere er sannsynligheten for at trær av sjeldne arter har en conspecific i nærheten», sier Andreas Huth. I motsetning til dette fant de i skoger i den tempererte sonen bare mindre forskjeller mellom vanlige og sjeldne arter. Dette resulterer i en gradient som strekker seg fra tropene gjennom subtropene til tempererte breddegrader. Dette førte til at UFZ-forskerne stilte to spørsmål: Hvilke prosesser forårsaker de forskjellige forholdene mellom hyppigheten og antallet naboer av samme art? Og hvilke konsekvenser har dette for sameksistensen av trearter?
For å finne svar på disse spørsmålene brukte forskerne eksisterende kunnskap om spredningsmekanismene til arten. «Rundt 70 til 80 prosent av treslagene i tropene spres av dyr, betydelig mer enn i tempererte skoger», sier Thorsten Wiegand. En annen viktig faktor er mykorrhiza-sopp . Disse soppnettverkene danner et symbiotisk forhold med trærnes fine røtter, noe som gagner begge organismene: Soppen forsyner trærne med næringsstoffer og vann, og til gjengjeld mottar den glukose. «I tempererte skoger beskytter mykorrhiza røttene til unge trær i nærheten av større trær av samme art mot patogener eller insektskadedyr», forklarer økosystemmodellør Dr. Samuel M. Fischer ved UFZ, som også deltok i studien. I tropiske skoger dominerer imidlertid en spesifikk type sopp, arbuskulær mykorrhiza, som ikke beskytter røttene til unge trær. «Derfor må frøene sørge for at de kommer så langt unna foreldretrærne som mulig, og dyr hjelper dem vanligvis med dette», sier han. Hvis vi nå ser på treartene fra de 21 ForestGEO-områdene som er studert, som både er spredt av dyr og har arbuskulære mykorrhizaer, er gradienten fra tropene til tempererte breddegrader enda mer uttalt. Konklusjonen: «I tropiske skoger fører mekanismer som frøspredning av dyr til de observerte romlige mønstrene, mens i tempererte skoger sørger mykorrhizasopp for at selv sjeldne arter kan ha mange naboer av samme art», sier Thorsten Wiegand.
For å få ny innsikt i arters sameksistens fra resultatene av den romlige dataanalysen, brukte UFZ-forskerne nå romlig eksplisitte simuleringer og matematiske modeller. «Vi ønsket å vite hva forutsetningene er for at forskjellige treslag med lignende krav skal kunne sameksistere», sier Andreas Huth. En nøkkelfaktor for arters sameksistens og dermed stabiliteten til artssamfunnet i skogen er generelt om treslag som har blitt sjeldne kan vokse igjen. I dette tilfellet anses treslagsamfunnet som stabilt. UFZ-forskerne har utviklet en ny formel for teorien om skogdynamikk som inkluderer en risikofaktor. Dette bestemmer i stor grad forholdene en sjelden art kan overleve under.
Resultatet: Risikofaktoren er mindre jo vanligere arten er og jo flere like naboer den har. Dette øker sannsynligheten for at arter kan sameksistere. Arter i tempererte skoger har derfor generelt en liten risikofaktor. I tropiske skoger er risikofaktorene for treslag ofte større, men andre faktorer spiller en rolle der, som spredning av frø hos dyr, noe som kan kompensere for denne ulempen. «Tropiske og tempererte skoger viser derfor hver en optimal romlig struktur der sameksistensen av treslag har blitt etablert», oppsummerer Thorsten Wiegand.
Denne nyoppdagede romlige mekanismen er nå utgangspunktet for videre forskning, der Thorsten Wiegand, sammen med Andreas Huth, har til hensikt å videreutvikle teorien for å forstå den romlige dynamikken og stabiliteten i artsrike skoger innenfor rammen av et Advanced ERC Grant som ble tildelt i fjor. «Vi ønsker nå å utvide våre undersøkelser og metoder betydelig, for eksempel ved å ta hensyn til trestørrelse, artsinnvandring og mer detaljerte artsegenskaper, samt ved å bruke fjernmålingsdata», sier han. De har omtrent 2,5 millioner euro til rådighet for nesten fem år.
opprinnelige utgivelsen
Thorsten Wiegand, Juyu Lian, Luxiang Lin, Feng Liu, Keping Ma, William McShea, Xiangcheng Mi, Jonathan A. Myers, Anuttara Nathalang, David A. Orwig, Guochun Shen, Sheng-Hsin Su, I-Fang Sun, Xihua Wang, Amy Wolf, Enrong Yan, Yanhui Laitu fra Huthnhui Ye, Andreas: aggregering med overflod og sameksistens i skoger, Nature, doi: 10.1038/s41586-025-08604-z
Les også
