Πείραμα από Αρκτική σε Ισημερινό δείχνει ότι οι σπόροι είναι πιο πιθανό να καταναλωθούν στους τροπικούς και τις πεδιάδες

Τα οικοσυστήματα ενώνονται μεταξύ τους από αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ειδών, όπως ο ανταγωνισμός, η φυτοφάγα και η θηρευτή. Μία από τις πολλές ενδιαφέρουσες ιδέες του Δαρβίνου ήταν ότι αυτές οι αλληλεπιδράσεις είναι ισχυρότερες και επομένως πιο σημαντικές στα τροπικά και πεδινά οικοσυστήματα. Αυτή η ιδέα βρίσκεται στο επίκεντρο ορισμένων βασικών προβλέψεων για την οικολογία και την εξέλιξη. Οι πιο έντονες αλληλεπιδράσεις πιστεύεται ότι επιταχύνουν την προσαρμοστική διαφοροποίηση στα θέματα και συχνά θέτουν τα άκρα χαμηλού υψομέτρου και χαμηλού γεωγραφικού πλάτους των κατανομών των ειδών. Για τα φυτά, ορισμένοι βιολόγοι πιστεύουν ότι οι πιο έντονες επιθέσεις στο φύλλωμα (φυτοφάγο) εξηγούν την εντυπωσιακή σειρά χημικών άμυνας στα τροπικά φύλλα, ενώ η υψηλή κατανάλωση σπόρων (αρπακτικό σπόρων) κοντά στα μητρικά δέντρα βοηθά στη διατήρηση της υψηλής ποικιλότητας των δέντρων στα τροπικά δάση.

Παρά το μακροχρόνιο ενδιαφέρον για αυτές τις προβλέψεις, στοιχεία για μοτίβα μεγάλης κλίμακας στην ένταση των αλληλεπιδράσεων των ειδών συγκεντρώνονταν, μέχρι πρόσφατα, από πολλές μελέτες μικρής κλίμακας που χρησιμοποιούν διαφορετικές μεθόδους. Ίσως δεν αποτελεί έκπληξη, αυτές οι μελέτες συχνά κατέληγαν σε διαφορετικά συμπεράσματα. Ένας καλύτερος τρόπος δοκιμής για γεωγραφικά και υψομετρικά μοτίβα είναι να διεξάγετε το ίδιο πείραμα σε πολλά βουνά που καλύπτουν την πλήρη γεωγραφική κλίμακα ενδιαφέροντος:από την Αρκτική έως τον ισημερινό.

Ο στόχος της μελέτης μας, που χαϊδευτικά αποκαλούμε B.I.G. Το πείραμα (Biotic Interactions Gradients), ήταν να δοκιμάσει γεωγραφικά μοτίβα στην ένταση των αλληλεπιδράσεων των ειδών χρησιμοποιώντας ένα απλό, τυποποιημένο πείραμα που διεξήχθη σε κλίμακα σε ολόκληρη την ήπειρο.

Βίντεο:νυχτόβιο τρωκτικό τρώει σπόρους σε τροπική τοποθεσία, στην Κολομβία. J Muñoz

Αλλά ποια αλληλεπίδραση να δοκιμάσετε; Χρειαζόμασταν ένα που είναι βιολογικά σημαντικό και τυποποιήσιμο. Για παράδειγμα:εάν το φυτοφάγο είναι χρόνιο έντονο σε ένα οικοσύστημα, θα περιμέναμε από τα φυτά να αναπτύξουν στρατηγικές για την καταπολέμησή του, όπως αγκάθια ή τοξίνες. Για να ανιχνεύσουμε μια υποκείμενη κλίση στη φυτοφαγία, θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσουμε τα ίδια φύλλα σε όλες τις θέσεις για να ελέγξουμε τις εξελικτικές αποκρίσεις. Φανταστείτε όμως να ταχυδρομήσετε πανομοιότυπα φύλλα σπανακιού σε συνεργάτες από την Αρκτική μέχρι τον ισημερινό:θα ήταν λάσπες πριν φτάσουν. Ευτυχώς, υπάρχει μια αλληλεπίδραση που είναι η ζωή ή ο θάνατος, που διαμορφώνει τις φυτικές κοινότητες και επομένως ολόκληρα οικοσυστήματα, που προσφέρεται για τυποποιημένα πειράματα και που έχει κεντρική θέση στις εικασίες σχετικά με ισχυρότερες αλληλεπιδράσεις στις τροπικές περιοχές:η θήρευση των σπόρων.

Για να ελέγξουμε εάν οι αλληλεπιδράσεις είναι πιο έντονες προς χαμηλά γεωγραφικά πλάτη και υψόμετρα, η ομάδα μας 17 βιολόγων από επτά χώρες έθεσε περισσότερους από 50.000 σπόρους κατά μήκος 18 βουνών από την Αλάσκα έως τον Ισημερινό. Χρησιμοποιήσαμε σπόρους ηλίανθου και βρώμης, γεωργικά είδη με λίγες άμυνες και υψηλή διατροφική αξία που θα πρέπει να δελεάζουν κάθε άγριο σποροφάγο. Τοποθετήσαμε σπόρους σε 30 μικρούς σωρούς σε κάθε τοποθεσία, με 4 έως 5 τοποθεσίες πάνω σε κάθε βουνό, και τους ελέγξαμε 24 ώρες αργότερα για να δούμε πόσα φαγώθηκαν. Καθώς γνωρίζαμε ότι η χρονική διακύμανση θα ήταν πιθανώς υψηλή (και ήταν), εκτελέσαμε το πείραμα πολλές φορές σε κάθε γεωγραφικό πλάτος.

Βρήκαμε ότι μετά από μόλις 24 ώρες, η θήρευση των σπόρων ήταν σημαντικά υψηλότερη στις τροπικές περιοχές από την εύκρατη ζώνη. Συνολικά, η θήρευση των σπόρων αυξήθηκε κατά 17% από την Αρκτική στον Ισημερινό και κατά 17% από το υψόμετρο των 4000 μέτρων (ψηλά στις Άνδεις) στο επίπεδο της θάλασσας. Για τους σπόρους που χρειάζονται λίγο χρόνο για να βλαστήσουν, εκτιμούμε ότι η προστασία από το χιόνι σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη θα μπορούσε να διπλασιάσει την απότομη κλίση του γεωγραφικού πλάτους.

Εκτός από τα πρότυπα δοκιμών στη συνολική θήρευση των σπόρων, μας ενδιέφερε ποιες ομάδες ζώων μπορεί να οδηγούν σε υψηλή θήρευση σε ορισμένες τοποθεσίες. Εξαιρώντας τα σπονδυλωτά από τους σπόρους που χρησιμοποιούν μικρά κλουβιά, δείξαμε επίσης ότι η υψηλή θήρευση στις τροπικές και πεδινές περιοχές προκαλείται κυρίως από έντομα και άλλα ασπόνδυλα. Έτσι, μια σχετικά υποτιμημένη ομάδα ζώων πιθανότατα διαδραματίζει μεγάλο ρόλο στην οικολογία και την εξέλιξη των οικοσυστημάτων μας με τη μεγαλύτερη βιοποικιλότητα.