Reduceret modstandsdygtighed af plantebiomer i Nordamerika kan bane vejen for den slags masseudryddelser, der ikke er set siden tilbagetoget af gletsjere og ankomsten af mennesker for omkring 13.000 år siden, advarer en ny undersøgelse offentliggjort 20. august i tidsskriftet Global Change Biology.
Advarslen kommer fra en undersøgelse af 14.189 fossile pollenprøver taget fra 358 steder på tværs af kontinentet. Forskere ved Georgia Institute of Technology brugte data fra prøverne til at bestemme landskabets modstandskraft, herunder hvor længe specifikke landskaber såsom skove og græsarealer eksisterede - en faktor kendt som opholdstid - og hvor godt de vendte tilbage efter forstyrrelser såsom skovbrande - en faktor kaldet recovery.
"Vores arbejde indikerer, at landskaber i dag igen udviser lav modstandsdygtighed, hvilket varsler potentielle udryddelser," skrev forfatterne Yue Wang, Benjamin Shipley, Daniel Lauer, Roseann Pineau og Jenny McGuire. "Bevaringsstrategier, der fokuserer på at forbedre både landskabs- og økosystemernes modstandsdygtighed ved at øge lokal forbindelse og målrette mod regioner med høj rigdom og forskelligartede landskabsformer, kan afbøde disse udryddelsesrisici."
Undersøgelsen, der er støttet af National Science Foundation, menes at være den første, der kvantificerer biomers ophold og restitutionstid over en længere periode. Forskerne undersøgte 12 store plantebiomer i Nordamerika i løbet af de sidste 20.000 år ved hjælp af pollendata fra Neotoma Paleoecology Database.
"Vi opdager, at tilbagetrækningen af nordamerikanske gletsjere destabiliserede økosystemer, hvilket fik store planteædere - inklusive mammutter, heste og kameler - til at kæmpe for fødevareforsyninger," sagde McGuire, en assisterende professor ved Georgia Tech's School of Biological Sciences og School of Earth and Atmospheric Sciences."Denne destabilisering kombineret med menneskers ankomst til Nordamerika for at lande et et-to-slag, der resulterede i udryddelsen af store landlevende pattedyr på kontinentet."
Forskerne fandt ud af, at landskaber i dag oplever en modstandsdygtighed, der er lavere end nogen set siden slutningen af den Pleistocæne megafauna-udryddelse.
"I dag ser vi en tilsvarende lav landskabsresiliens, og vi ser en lignende en-to-punch: mennesker udvider vores fodaftryk, og klimaet ændrer sig hurtigt," sagde Wang, en postdoc-forsker, der ledede undersøgelsen. "Selvom vi ved, at der findes strategier til at afbøde nogle af disse virkninger, tjener vores resultater som en alvorlig advarsel om naturlige systemers sårbarhed over for udryddelse."
Ved at studere blandingen af planter repræsenteret af pollenprøver fandt forskerne ud af, at skove i løbet af de sidste 20.000 år har eksisteret i længere tid end græsarealers levesteder - i gennemsnit 700 år versus omkring 360 år, selvom de også tog meget længere tid at genetablere efter at være blevet forstyrret - i gennemsnit 360 år mod 260 år."Disse resultater var noget overraskende," sagde McGuire. "Vi havde forventet, at biomer ville bestå meget længere, måske i tusinder af år i stedet for hundredvis."
Undersøgelsen fandt også ud af, at skove og græsarealer skifter hurtigt, når temperaturerne ændrer sig hurtigt, og at de kommer sig hurtigst, hvis økosystemet indeholder høj plantebiodiversitet. Men ikke alle biomer kommer sig; undersøgelsen viste, at kun 64% genvinder deres oprindelige biomtype gennem en proces, der kan tage op til tre århundreder. Arktiske systemer var mindst tilbøjelige til at komme sig, fandt undersøgelsen.
Landskabsmodstandsdygtighed, levesteders evne til at bestå eller hurtigt vende tilbage som reaktion på forstyrrelser, har hjulpet med at opretholde terrestrisk biodiversitet i perioder med klimatiske og miljømæssige ændringer, bemærkede forskerne.
"At identificere tempoet og tilstanden af landskabsovergange og drivkraften bag landskabsresiliens er afgørende for at bevare naturlige systemer og bevare biodiversiteten i betragtning af nutidens hurtige klima- og arealanvendelsesændringer," skrev forfatterne."Men modstandsdygtige landskaber er svære at genkende på korte tidsskalaer, da forstyrrelser er udfordrende at kvantificere, og økosystemovergange er sjældne."
I modsætning til den gængse økologiske teori fandt forskerne ud af, at pollenrigdom - hvilket indikerer mangfoldighed af arter - ikke nødvendigvis korrelerede med opholdstid. Økologisk teori antyder, at biodiversitet øger økosystemets modstandskraft ved at forbedre "funktionel redundans", hvilket tillader et system at opretholde stabilitet, selvom en enkelt eller flere arter går tabt. "Men artsrigdom afspejler ikke nødvendigvis funktionel redundans og kan derfor ikke være korreleret med økosystemstabilitet," skrev forskerne.
Undersøgelsen brugte pollendata fra fem skovtyper - skov/tundra, nåletræ/hårdttræ, boreal skov, løvskov og kystskov, fem busk-/urtebiometyper - arktisk vegetation, ørken, bjergvegetation, prærier, og middelhavsvegetation og to ikke-analoge biomtyper - granpark og blandet parklandskab.
The Neotoma Paleoecology Database indeholder fossilt pollen og sporer, der er allestedsnærværende i sø- og myresdimenter. Indsamlet gennem kerneprøvetagning repræsenterer prøverne en bred mangfoldighed af plantetaxa og dækker en længere periode.
Selvom virkningerne af klimaændringer og menneskelige miljøpåvirkninger ikke lover godt for fremtiden for nordamerikanske plantebiomer, er der måder at håndtere det på, sagde Wang. "Vi ved, at der findes strategier til at afbøde nogle af disse effekter, såsom at prioritere regioner med biodiversitet, der hurtigt kan vende tilbage og øge forbindelsen mellem naturlige levesteder, så arter kan bevæge sig som reaktion på opvarmning."
