Καναρίνια σε ανθρακωρυχείο:Είδη με τον καλύτερο δείκτη για την ανίχνευση απότομων κοινοτικών αλλαγών
Ένα κεντρικό ερώτημα στη διατήρηση της βιοποικιλότητας είναι ο εντοπισμός του κινδύνου εξαφάνισης των ειδών. Ποια είναι η πιθανότητα να εξαφανιστεί ένας πληθυσμός ενός είδους; Πώς θα ανταποκριθούν οι κοινότητες ειδών στη συνεχιζόμενη παγκόσμια περιβαλλοντική αλλαγή; Μπορούμε να προβλέψουμε τον κίνδυνο μιας κοινότητας να βιώσει μια ισχυρή αλλαγή;
Η απάντηση ίσως βρίσκεται στη διερεύνηση της ανθεκτικότητας ενός οικολογικού συστήματος εξετάζοντας τις μακροσκοπικές του αποκρίσεις στο στρες χρησιμοποιώντας ένα σύνολο γενικών δεικτών ανθεκτικότητας (ή σημάτων έγκαιρης προειδοποίησης). Αυτοί οι δείκτες βασίζονται στη θεωρία των δυναμικών συστημάτων, η οποία δηλώνει ότι όταν ένα σύστημα είναι κοντά σε ένα κατώφλι, καθυστερεί να ανταποκριθεί σε διαταραχές. Οι δείκτες ανθεκτικότητας μπορούν να ποσοτικοποιηθούν απευθείας στις παρακολουθούμενες χρονοσειρές ενός συστήματος ως αυξανόμενη διακύμανση και αυτοσυσχέτιση με ένα σύνολο μεθόδων εκτός ραφιού.
Ειδικότερα, θεωρητικές και εμπειρικές μελέτες έχουν δείξει ότι οι δείκτες ανθεκτικότητας μπορούν να είναι χρήσιμοι στην πρόβλεψη απότομων οικολογικών αλλαγών σε μια ποικιλία οικολογικών καταστάσεων. Οι ξηρές περιοχές που μετατοπίζονται σε ερήμους με μειωμένα επίπεδα βροχής, οι λίμνες γίνονται ευτροφικές λόγω της αύξησης των επιπέδων θρεπτικών συστατικών του φωσφόρου ή οι πληθυσμοί της αλιείας που καταρρέουν λόγω υπερεκμετάλλευσης, όλα μπορούν να αφήσουν αποτυπώματα αυξανόμενης διακύμανσης και αυτοσυσχέτισης πριν από τη μετατόπιση. Αυτές οι οικολογικές αλλαγές ανήκουν σε μια ειδική κατηγορία αποκρίσεων που ονομάζονται κρίσιμες μεταβάσεις. Οι κρίσιμες μεταβάσεις περιγράφουν απότομες αποκρίσεις που προκαλούνται μόνο από μικρές αλλαγές στις εξωτερικές συνθήκες, όπως η ανατροπή ενός κανό που προκαλείται μόνο από μια ελαφρά αύξηση της κλίσης στη μία πλευρά. Μόλις συμβούν, οι κρίσιμες μεταβάσεις είναι δύσκολο (αν είναι δυνατόν) να αντιστραφούν.
Οι κοινότητες ειδών μπορούν επίσης να βιώσουν κρίσιμες μεταβάσεις. Η καταστροφή των οικοτόπων, τα ακραία γεγονότα, η εισβολή ξένων ειδών, οι κλιματικές αλλαγές θα μπορούσαν όλα να προκαλέσουν απότομες αλλαγές σε μια κοινότητα που κυμαίνονται από αλλαγές στην κυριαρχία των ειδών έως την εξαφάνιση ειδών. Για παράδειγμα, σε ιστούς τροφών (κοινότητες όπου είδη, όπως φυτά και φυτοφάγα, συνδέονται μέσω τροφικών αλληλεπιδράσεων) η απώλεια ενός κορυφαίου αρπακτικού θα μπορούσε να έχει ένα καταρράκτη αποτέλεσμα που οδηγεί σε απότομες αλλαγές στην κυριαρχία των ειδών ή ακόμη και σε καταρράκτες εξαφανίσεις. Πώς γνωρίζουμε λοιπόν εάν μια κοινότητα διατρέχει αυξανόμενο κίνδυνο κρίσιμης μετάβασης κάτω από κάποιο είδος περιβαλλοντικού στρες;
Η απάντηση φαίνεται απλή. Θα μπορούσαμε να παρακολουθήσουμε τους πληθυσμούς όλων των ειδών σε μια κοινότητα και χρησιμοποιώντας δείκτες ανθεκτικότητας θα μπορούσαμε να ποσοτικοποιήσουμε τις χρονικές αλλαγές στη σταθερότητα για να αξιολογήσουμε τον κίνδυνο της κοινότητας να βιώσει μια απότομη μετάβαση. Είναι όμως αυτό πραγματικά δυνατό; Οι κοινότητες αποτελούνται μόνο από μια χούφτα έως και εκατοντάδες είδη. Η συνεχής παρακολούθηση ενός είδους σε μια κοινότητα είναι ένα δύσκολο έργο, και ακόμη κι αν μπορούσαμε να παρακολουθούμε συνεχώς ένα μεμονωμένο είδος, θα είναι πρακτικά αδύνατο να κάνουμε το ίδιο για όλα τα είδη μιας κοινότητας. Αλλά αν —λόγω αυτών των περιορισμών— μπορούσαμε να παρακολουθήσουμε μόνο μερικά είδη, πώς ξέρουμε ότι μετράμε τα είδη που αντικατοπτρίζουν καλύτερα την ανθεκτικότητα της συνολικής κοινότητας;
Για να απαντήσουμε σε αυτό το ερώτημα, πραγματοποιήσαμε ένα θεωρητικό πείραμα μετρώντας την ανθεκτικότητα σε προσομοιωμένες κοινότητες πολλών ειδών. Συγκεκριμένα, διερευνήσαμε ποιες ιδιότητες καθόρισαν τα είδη που παρουσίασαν την ισχυρότερη αλλαγή στους δείκτες ανθεκτικότητας σε αυξανόμενα επίπεδα στρες. Το κάναμε αυτό προσομοιώνοντας τη δυναμική των κοινοτήτων ανταγωνιστικών ειδών για έναν κοινό πόρο. Κάθε κοινότητα είχε διαφορετική αρχιτεκτονική με την έννοια ότι η τοπολογία του δικτύου ειδών διέφερε ως προς τις ιδιότητές της. Σταδιακά τονίσαμε αυτές τις κοινότητες έως ότου σημειώθηκε μια απότομη αλλαγή στη σύνθεση της κοινότητας. Για κάθε επίπεδο στρες, υπολογίσαμε τις αλλαγές στη διακύμανση και την αυτοσυσχέτιση χρησιμοποιώντας τη βιομάζα κάθε είδους καθώς και τη βιομάζα της συνολικής κοινότητας.
Όπως ήταν αναμενόμενο, επιβεβαιώσαμε ότι δεν είναι όλα τα είδη σε μια κοινότητα εξίσου ευαίσθητα στο να σηματοδοτούν την εγγύτητα στην απότομη μετάβαση της κοινότητας. Ορισμένα είδη είναι καλύτερα είδη-δείκτες από άλλα. Από την άλλη πλευρά, οι δείκτες που βασίζονται στο συνδυασμό βιομάζας όλων των ειδών αποδίδουν καλύτερα από τους δείκτες ανθεκτικότητας σε επίπεδο είδους. Αυτό το αποτέλεσμα είχε απήχηση προηγούμενες εργασίες μοντελοποίησης σε αμοιβαίες κοινότητες φυτών και εντόμων ή επικονιαστών πτηνών τους, οι οποίες απέδειξαν ότι η ισχύς των δεικτών ανθεκτικότητας διέφερε μεταξύ των ειδών μιας κοινότητας πριν από μια κρίσιμη μετάβαση.
Εξετάζοντας πιο προσεκτικά τις ιδιότητες των καλύτερων και των χειρότερων ειδών δεικτών, δεν υπήρχε σταθερό μοτίβο στις δομικές τους ιδιότητες, όπως ο αριθμός των ειδών με τα οποία αλληλεπιδρούσαν ή η αρχιτεκτονική της κοινότητας στην οποία ανήκαν. Αντίθετα, ήταν τα είδη εισβολής και κατάρρευσης σε μια κοινότητα που παρουσίαζε τις ισχυρότερες τάσεις στους δείκτες ανθεκτικότητας πριν από μια μετάβαση. Αυτό σημαίνει ότι τα είδη που είναι αυτά που βιώνουν την ισχυρότερη αλλαγή είναι αυτά που οδηγούν τη δυναμική της κοινότητας και, ως εκ τούτου, θα μπορούσαν να αντικατοπτρίζουν καλύτερα την επερχόμενη αλλαγή.
Σε κάποιο βαθμό, αυτό είναι λογικό να το περιμένει κανείς. Ωστόσο, υπήρχαν είδη που υπέστησαν μεγάλες αλλαγές αλλά δεν τις αντικατόπτριζαν στους δείκτες ανθεκτικότητάς τους. Αυτό συνέβη απλώς επειδή η απότομη αλλαγή τους προκλήθηκε από είδη που στην πραγματικότητα προκαλούσαν την αλλαγή. Ωστόσο, αυτό που κάνει τα είδη που «πραγματικά» οδηγούν την αλλαγή και είναι τα καλύτερα είδη δεικτών είναι ένας συνδυασμός των δομικών και δημογραφικών ιδιοτήτων τους που είναι δύσκολο να αναγνωριστούν εκ των προτέρων, αλλά θα μπορούσε έμμεσα να συναχθεί συγκρίνοντας το ρυθμό αλλαγής στους δείκτες ανθεκτικότητας μεταξύ των παρακολουθούμενων ειδών.
Η κατανόηση των ειδών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως είδη με τον καλύτερο δείκτη είναι ένα δύσκολο έργο. Ωστόσο, το να είμαστε σε θέση να προσδιορίσουμε ποιες ιδιότητες ειδών μπορούν να κάνουν ένα είδος "καναρίνι σε ανθρακωρυχείο" θα μπορούσε να προωθήσει σημαντικά και να διευκολύνει τα τρέχοντα προγράμματα διατήρησης που συμβάλλουν στην προστασία των εύθραυστων οικολογικών κοινοτήτων που βρίσκονται υπό πίεση.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Identifying best-indicator species for ξαφνικές μεταβάσεις σε κοινότητες πολλών ειδών, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Ecological Indicators. Την εργασία αυτή διηύθυνε ο Βασίλης Ντάκος από το ETH Ζυρίχης και το Université de Montpellier.
Αναφορά:
- Dakos V (2018) Προσδιορισμός ειδών με τον καλύτερο δείκτη για απότομες μεταβάσεις σε πολυειδικές κοινότητες. Οικολογικοί δείκτες 94, 494–502. doi.org/10.1016/j.ecolind.2017.10.024
