Apabila Charles Darwin pertama kali berlayar ke kawasan tropika di HMS Beagle pada 1835, dia terkejut. Ahli naturalis berusia 26 tahun itu dijangka mendapati tahap kepelbagaian tumbuh-tumbuhan dan haiwan yang sama seperti yang ditinggalkannya di latitud lebih tinggi di Plymouth, England. Sebaliknya, di Kepulauan Galapagos yang mengasyikkan, dia mendapati banyak makhluk yang pelik dan pelbagai berkembang bersama-sama.
Kandungan Terkait
- Bagaimana Pokok Seribu Tahun Menjadi Gading Baru
- Bagaimana Para Ilmuwan Dan Kumpulan Adat Boleh Melatih Hutan dan Iklim
- Mengapa 10 Ton Harian Ant Poop Terus Menjana Rainforest ini
Mendayung di darat untuk meneroka, Darwin menulis dalam catatannya bahawa jumlah penduduk "sayuran dan haiwan" yang berlainan di pulau-pulau tropika kecil adalah lebih tinggi daripada di tapak-tapak lain sepanjang pelayarannya. Dia tertanya-tanya: Bagaimana mungkin bahawa tropika nampaknya mempunyai lebih banyak kepelbagaian daripada hutan-hutan Eropah yang lebih utara? Sekiranya tidak, makhluk-makhluk ketat ini telah berjuang untuk menghancurkan lama dahulu?
Darwin tidak pernah mengetahui jawapan kepada misteri tertentu itu (selepas semua, dia banyak berfikir), dan persoalan itu berterusan selama satu abad lagi. Akhirnya, pada awal 1970-an, dua ahli ekologi secara bebas datang dengan hipotesis yang sama untuk menjelaskan fenomena misterius-sekurang-kurangnya dengan pokok-pokok.
Daniel Janzen dan Joseph Connell mengemukakan penjelasan yang jelas. Mungkin, mereka berpandangan, kepelbagaian tumbuhan yang menakjubkan yang kami dapati di hutan tropika didayakan oleh dua faktor: kehadiran "musuh semulajadi" yang mensasarkan spesis spesifik dan mengekalkan saiz populasi dalam pemeriksaan, dan kecenderungan anak muda satu spesis untuk menetap jauh dari ibu bapa mereka, melebihi jangkauan pemangsa.
Sehingga baru-baru ini, penyelidik hanya dapat membuktikan bahawa hipotesis Janzen-Connell berlaku dalam kajian setempat. Masalahnya ialah, mereka tidak mempunyai akses kepada jenis dataset global yang diperlukan untuk menjelaskan corak planet yang lebih luas untuk mengurangkan kepelbagaian dari khatulistiwa ke kutub. Kini, dalam kajian baru yang diterbitkan minggu lalu dalam jurnal Sains, penyelidik menunjukkan bahawa mekanisme hipotesis ini memang bertanggungjawab terhadap trend global dalam kepelbagaian biologi hutan.
Myers memegang benih pokok tropika di Hutan Hujan Amazon di Peru. (Jonathan Myers) Tahun lepas, ahli ekologi hutan Jonathan Myers dan Joe LaManna mengembara ke sebuah bengkel di Hainan, China memberi tumpuan kepada analisis data yang dijanakan oleh Smithsonian's Earth Global Earth Observatory (ForestGEO), sebuah rangkaian 60 hutan di seluruh planet yang dipantau dengan teliti. Myers dan LaManna, kedua-duanya dari Washington University di Saint Louis, Missouri, tahu bahawa ForestGEO dapat menyediakan dataset global yang mereka perlukan untuk menjawab soalan yang telah mengganggu mereka dan ahli ekologi lain sejak pelayaran Darwin.
"Salah satu perbezaan yang ketara antara iklim sederhana dan tropika ialah semua spesies 'tambahan' sangat jarang berlaku, " kata LaManna, penyelidik pasca kedoktoran dan pengarang pertama kajian baru itu. Pertimbangkan bahawa hutan sederhana boleh dibungkus dinding ke dinding dengan pokok-pokok redwood, sedangkan kawasan tropika dipenuhi dengan pokok-pokok unik yang sering wujud secara berasingan daripada spesies lain. "Bagaimanakah spesies-spesies yang jarang ditemui dalam menghadapi kepupusan?" Tanya Myers, seorang profesor biologi dan penulis bersama mengenai kajian itu.
Menjawab soalan itu memerlukan usaha besar. Dataset ini mengumpulkan 2, 4 juta pokok dari 3.000 spesies dengan cara yang tepat untuk memastikan kesesuaian di setiap hutan. Lebih daripada 50 pengarang bersama dari 41 institusi termasuk Smithsonian kemudian dianalisis data, yang merangkumi 24 plot ForestGEO di seluruh planet ini. "Ia banyak, " kata LaManna. "Setiap batang ke bawah satu sentimeter diameter dipetakan, diukur, ditandakan dan dikenalpasti."
Usaha herculean membuahkan hasil. Selepas menganalisis data, mereka mendapati satu trend yang mengejutkan: Di kawasan yang mempunyai bilangan pohon dewasa yang lebih tinggi, terdapat anak benih muda spesies yang sama. Corak ini sangat terkenal di kawasan tropika berbanding di kawasan yang sederhana yang mereka sampel.
Ini bermakna, tidak seperti dalam ekosistem latitud yang lebih tinggi, di dekat pokok khatulistiwa cenderung tidak wujud bersama dengan jiran-jiran dalam keluarga yang sama. Seolah-olah, pada satu ketika, ibu bapa pokok dan anak-anak mereka sebulat suara bersetuju sebulat suara bahawa sudah tiba masanya untuk keluar dari ruangan bawah tanah. Kecuali di hutan, hidup lebih jauh tidak hanya membenarkan pokok-pokok induk untuk menikmati sarang kosong. Ia adalah perkara kehidupan dan kematian untuk spesies.
"Dengan pokok itu, ia kurang kesan langsung dari pokok induk kepada keturunan, " kata Myers. "Ini adalah kesan tidak langsung di mana musuh-musuh semulajadi yang menyerang orang dewasa juga menyerang anak-anak." Musuh-musuh ini boleh menjadi patogen, pemangsa benih atau herbivor yang menargetkan satu spesies. Sama seperti populasi manusia yang padat di bandar-bandar membolehkan penyebaran penyakit berjangkit pesat, musuh-musuh ini dapat dengan cepat menghancurkan hutan padat spesies yang sama.
Sekiranya anak pokok anda bertahan lebih jauh, bagaimanapun, ada kemungkinan bahawa mana-mana musuh akan menghapuskan semuanya. "Anda menganggap musuh sebagai pengaruh yang buruk pada pokok, terutama yang rendah, " kata LaManna. "Tetapi mereka boleh menjadi kuasa penstabilan yang kuat - [musuh] sebenarnya boleh menimbulkan mereka dan menjauhkan mereka daripada pupus." Anda mungkin berkata: Dengan musuh-musuh seperti ini, yang memerlukan kawan-kawan?
"Ia mengubah cara saya berfikir tentang ekologi, " kata Myers. "Musuh sebenarnya boleh memberi kesan yang baik dalam mengekalkan spesies langka di masyarakat ini, terutama di kawasan tropika."
Pemangsa herbiverous meninggalkan daun lembu di Madidi, Bolivia. (Jonathan Myers) Data ini memberikan penjelasan yang mendesak mengapa kita melihat pola biodiversiti global yang kita lakukan, kata Gary Mittelbach, ahli ekologi hutan dan profesor biologi integratif di Michigan State University yang tidak terlibat dalam kajian tersebut. "Hakikat bahawa mereka dapat menunjukkannya di seluruh dunia dengan kaedah tersendiri membantu mengukuhkan idea itu, " kata Mittelbach.
Salah satu kelemahan kajian ialah, walaupun ia menunjukkan trend global, tiada sampel dari utara Eropah Tengah atau selatan Papua New Guinea. "Saya berharap mereka mempunyai lebih banyak [hutan] di Asia dan Eropah jadi tidak semua latitud tinggi berada di Amerika Utara, " kata Mittelbach. Walaupun dengan kelangkaan sampel dari latitud tinggi, namun, "Saya masih yakin pola itu, " katanya.
Walaupun para penyelidik berjaya menunjukkan bahawa trend yang dikemukakan oleh Janzen dan Connell berlaku, persoalan mengenai apa yang sebenarnya menyebabkan tropika menjadi begitu beragam masih ada.
Myers menduga bahawa kestabilan iklim tropika mungkin menyumbang kepada kepelbagaian biodiversiti yang kaya, berbanding dengan perubahan drastik yang berlaku sepanjang masa geologi di lintang yang lebih tinggi. "Terdapat banyak gangguan di zon sederhana" sejak ribuan tahun lalu, katanya. Dengan "gangguan, " Myers bermakna helaian ais yang berulang kali merosakkan seluruh Amerika Utara di masa lalu Bumi.
Tropika tidak mengalami gangguan sedemikian. Penyelidik menyifatkan penghasilan tinggi dan kadar kepupusan rendah dalam spesies tropika tumbuhan dan haiwan ke iklim yang agak selesa. Itu telah berjalan dengan baik untuk mereka sehingga kini, tetapi hutan di seluruh dunia berubah akibat pola cuaca yang lebih mudah berubah. Sebagai contoh, apabila latitud yang lebih tinggi menjadi lebih panas, pokok-pokok sederhana berpindah perlahan ke utara.
"Mungkin ada pengaruh langsung atau tidak langsung iklim dalam mengantara kekuatan interaksi biotik antara musuh dan pokok, " kata Myers. "Di mana ia lebih panas atau lebih lembap, anda mungkin mengharapkan patogen mempunyai pengaruh yang lebih kuat."
Trend global yang ditemui penyelidik ini menunjukkan betapa kepelbagaian kehidupan biologi di Bumi boleh bergantung pada interaksi kecil-kecilan. "Mekanisme ini adalah proses skala global, dan kami bercakap tentang interaksi antara orang dewasa, musuh muda dan musuh khusus mereka pada skala 10 meter, " kata LaManna. "Interaksi berskala lokal sangat menyumbang kepada pola biodiversiti di seluruh dunia."
