チャールズダーウィンが1835年に初めてHMS ビーグル号に乗って熱帯地方に出航したとき、彼はhe然としました。 26歳の博物学者は、イングランドのプリマスの高緯度に残したのと同じレベルの植物と動物の多様性を見つけることを期待していました。 代わりに、さわやかなガラパゴス諸島で、彼は一緒に繁栄する奇妙で多様な生物の群れを見つけました。
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探検のためにRowぎながら、ダーウィンは、小さな熱帯の島の異なる「野菜と動物」の住民の数が、彼の航海に沿った他の場所よりも驚くほど多いと彼のメモに書きました。 彼は疑問に思った：熱帯がヨーロッパのより北の森林よりもはるかに多くの多様性を保持しているように見えることはどうして可能だったのか？ これらのぎっしり詰め込まれたクリーチャーは、ずっと前に絶滅に追いやられてはいけませんか？
ダーウィンはその特定の謎への答えを見つけられなかった（結局、彼は心に多くを抱いていた）ので、この問題は次の世紀も続いた。 最後に、1970年代初頭、2人の生態学者が独自に、少なくとも木に関して、神秘的な現象を説明するための同じ仮説を思いつきました。
ダニエル・ヤンゼンとジョセフ・コネルは、一見反直感的な説明を出しました。 おそらく、熱帯林で見られる驚くべき植物の多様性は、特定の種を標的にして個体数を抑える「天敵」の存在と、ある種の若者が遠くに定住する傾向という2つの要因によって可能になったと推測されます。それらの捕食者の手の届かないところにある両親から。
最近まで、研究者は局所的な研究でヤンゼン-コネル仮説が当てはまることを証明することができました。 問題は、赤道から極まで多様性が減少するより広範な惑星のパターンを説明するのに必要な種類のグローバルデータセットへのアクセスがなかったことです。 さて、先週サイエンス誌に発表された新しい研究で、研究者たちはこの仮説のメカニズムが森林の生物多様性の世界的な傾向に実際に関与していることを示しています。
マイヤーズは、ペルーのアマゾン熱帯雨林で熱帯樹の苗木を保持しています。 （ジョナサン・マイヤーズ） 昨年、森林生態学者のジョナサン・マイヤーズとジョー・ラマンナは、中国海南のワークショップを訪れ、スミソニアンの森林地球地球観測所（ForestGEO）によって生成されたデータの分析に焦点を当てました。 ミズーリ州セントルイスにあるワシントン大学のマイヤーズとラマンナは、ForestGEOがダーウィンの航海以来彼らや他の生態学者を悩ませてきた質問に答えるために必要なグローバルデータセットを提供できることを知っていました。
「温帯と熱帯の顕著な違いの1つは、これらの「余分な」種のすべてが非常にまれであることです」と、ポスドク研究員であり、新しい研究の第一著者です。 温帯林はレッドウッドの木で壁一面に詰めることができますが、熱帯地方には他の種から孤立して存在することが多いユニークな木々が点在しています。 「これらの希少種はどのようにして絶滅に直面し続けることができるのでしょうか？」と生物学の教授であり研究の共著者であるマイヤーズは尋ねます。
その質問に答えるには大規模な取り組みが必要でした。 データセットは、3, 000種から240万本の木を厳密な方法で集計し、各フォレスト間での比較可能性を確保しました。 その後、スミソニアンを含む41の機関から50人以上の共著者がデータを分析しました。このデータは、地球の24のForestGEOプロットにまたがっていました。 「たくさんありました」とラマンナは言います。 「直径1センチメートルまでのすべてのステムがマッピング、測定、タグ付け、および識別されます。」
大変な努力が報われました。 データを分析した後、彼らは驚くべき傾向を発見しました。成木の数が多い地域では、同じ種の若い苗木が少なくなりました。 このパターンは、サンプリングした温帯地域よりも熱帯地方で顕著に顕著でした。
これは、高緯度の生態系とは異なり、赤道付近では同じ家族内の隣人の周りに共存する可能性が低いことを意味します。 それは、ある時点で、木の親と彼らの苗木の子供たちが満場一致でそれが地下室から出る時間であることに同意したかのようです。 森林を除いて、遠く離れた場所に住むことは、親の木が空の巣で贅沢になるだけではありません。 それは種にとって重要な生と死です。
「木では、子孫に対する親の木の直接的な影響は少なくなります」とマイヤーズは言います。 「これは、大人を攻撃する天敵が子孫を攻撃する間接的な影響です。」これらの敵は、ある種を標的とする病原体、種捕食者、または草食動物である可能性があります。 都市の密集した人口が伝染病の急速な拡散を可能にするように、これらの敵は同じ種の密林を急速に荒廃させることができます。
ただし、苗木が遠くに落ち着くと、1人の敵がそれらをすべて消してしまう可能性は低くなります。 「敵は木々、特に豊かさの低いものに悪影響を与えると考えています」とラマンナは言います。 「しかし、彼らは強力な安定化力になる可能性があります。[敵]は実際にそれらを緩衝し、絶滅を防ぐことができます。」あなたは言うかもしれません。
「エコロジーに対する考え方が変わりました」とマイヤーズは言います。 「これらのコミュニティ、特に熱帯地方で希少種を維持する上で、敵は実際に有益な効果を持つことができます。」
草食性の捕食者がボリビアのマディディに穴のある葉を残します。 （ジョナサン・マイヤーズ） このデータは、私たちが行う世界的な生物多様性パターンを見る理由について説得力のある説明を提供します、と研究に関与しなかったミシガン州立大学の森林生態学者および統合生物学の教授であるGary Mittelbachは言います。 「標準化された方法で世界規模でそれを示すことができたという事実は、アイデアを固めるのに役立ちます」とミッテルバッハは言います。
この研究の弱点の1つは、世界的な傾向を暗示しているが、中央ヨーロッパの北部またはパプアニューギニアの南部からのサンプルがないことです。 「アジアとヨーロッパにもっと[森林]があればいいのに、北米にすべての高緯度の森林があるわけではありません」とミッテルバッハは言います。 しかし、高緯度からのサンプルが不足していても、「私はまだそのパターンをかなり確信しています」と彼は言います。
研究者たちは、ヤンゼンとコネルが提示した傾向が真実であることを成功裏に示しましたが、熱帯が非常に多様化する原因は何なのかという疑問はまだ残っています。
マイヤーズは、熱帯気候の安定性が、高緯度の地質学的時間の間に起こった劇的な変化と比較して、その豊かな生物多様性に寄与する可能性があると推測しています。 過去数千年の間に「温帯でずっと多くの混乱がありました」と彼は言います。 「妨害」とは、マイヤーズとは、地球の過去に北米全体で繰り返しブルドーザー化した氷床を意味します。
熱帯地方はそのような外乱に耐えていない。 研究者たちは、熱帯種の植物や動物の高い繁殖率と低い絶滅率は、比較的快適な気候に起因すると考えています。 これは今まで彼らにとってはうまくいきましたが、より不安定な気候パターンの結果として世界中の森林が変化しています。 たとえば、より高い緯度が暖かくなるにつれて、温帯の木々がゆっくりと北に移動しています。
「敵と樹木との間の生物的相互作用の強さを媒介する際に、気候の直接的または間接的な影響があるかもしれません」とマイヤーズは言います。 「気温が高い場合や湿度が高い場合、病原体がより強い影響を与えると予想されるかもしれません。」
これらの研究者が明らかにした世界的な傾向は、地球上の生物の多様性がどれだけ小規模な相互作用に依存するかを示しています。 「このメカニズムは世界規模のプロセスであり、10メートルの規模での大人、若者、および特殊な敵の間の相互作用について話している」とラマンナは言います。 「その非常にローカルな規模の相互作用は、地球全体の生物多様性のパターンに貢献しています。」
