Met klimaatverandering, De bloemengemeenschappen van Mount Rainier kunnen 'weer bij elkaar komen' met nieuwe soortrelaties, interacties

Centraal op het gebied van ecologie staat de mantra dat soorten niet geïsoleerd bestaan:ze verzamelen zich in gemeenschappen - en binnen deze gemeenschappen, soorten interageren. Roofdieren jagen op prooien. Parasieten maken misbruik van hosts. Bestuivers vinden bloemen.

Toch zijn deze interacties gebaseerd op meer dan alleen serendipiteit, omdat soorten zich generaties lang aanpassen aan omgevingsfactoren. Maar als de omstandigheden verschuiven als gevolg van klimaatverandering, soorten kunnen in reactie daarop aanzienlijk veranderen, waardoor "opnieuw samengestelde" gemeenschappen ontstaan ​​die verstoorde interacties tussen soorten kunnen vertonen.

Onlangs, een drietal ecologen van de Universiteit van Washington waren getuige van zo'n hermontage. Het was per ongeluk:ze verzamelden gegevens over de subalpiene wilde bloemen die elke zomer bloeien op de hellingen van Mount Rainier, een vulkaan die zich uitstrekt over 14, 411 voet hoog (4, 932 meter) in de Cascade Range van de staat Washington. Zoals ze rapporteren in een paper die op 11 oktober online is gepubliceerd in het tijdschrift Ecologie , een ongewoon warme, de droge zomer van 2015 zorgde voor hermontage onder deze subalpiene wilde bloemengemeenschappen.

De omstandigheden in 2015 gaven het team – bestaande uit promovendus Elli Theobald, promovendus Ian Breckheimer en biologieprofessor Janneke Hille Ris Lambers - een voorproefje van hoe subalpiene gemeenschappen er tegen het einde van deze eeuw uit kunnen zien. Dan, aanzienlijke klimaatverandering zal naar verwachting de omgevingsfactoren waar wilde bloemen op vertrouwen blijvend veranderen en het opnieuw samenstellen van gemeenschappen een meer algemeen fenomeen maken - met onbekende gevolgen voor de interacties tussen soorten in die gemeenschappen.

"2015 was zo'n uitbijter dat het ons een glimp gaf van hoe deze omgeving op Mount Rainier eruit zou kunnen zien tegen het einde van deze eeuw, " zei Theobald, die samen met Breckheimer co-hoofdauteur is van het papier. "De omstandigheden waren zo warm dat ze de bloeitijd en bloeiduur van soorten beïnvloedden, het vormen van gemeenschappen in 2015 die gewoon niet bestonden in de andere jaren van onze studie."

Hun studie is een van de weinige die bewijs aantoont voor herassemblage op gemeenschapsniveau tussen meerdere soorten.

"Deze opnieuw samengestelde gemeenschappen kunnen mogelijk de interacties tussen wilde bloemen en andere soorten in deze subalpiene omgeving veranderen, ' zei Theobald.

Zes zomers van 2010 tot 2015 Theobald volgde de omgevingsomstandigheden en het plantgedrag voor 48 soorten op 70 veldpercelen, elk een vierkante meter, langs de zuidelijke helling van Mount Rainier. De percelen varieerden van 1, 490 tegen 1, 901 meter hoogte. Binnen elk perceel, Theobald gebruikte sensoren om de temperatuur te registreren, sneeuwsmelt en bodemvochtgehalte.

"Op deze hoogten op Mount Rainier, sneeuw is de belangrijkste aanjager van plantgedrag, omdat de jaarlijkse cyclus van bloei en voortplanting pas kan beginnen als de sneeuw smelt, " zei Hille Ris Lambers. "Als er sneeuw op de grond ligt, planten kunnen niet fotosynthetiseren, en als ze niet kunnen fotosynthetiseren, ze kunnen niet groeien."

Toen de sensoren meldden dat de sneeuw op elk perceel was gesmolten, Theobald verzamelde gegevens over wanneer planten zouden verschijnen, bloem en beginnen vruchten te produceren. Deze omvatten soorten die bekend zijn bij wandelaars, zoals lawinelelie, magenta penseel, berg bosbes, wilde bosbes en wilde lupine.

De meeste van deze planten zijn vaste planten, die zich elke winter ondergronds terugtrekken. Maar als de sneeuw smelt, ze hebben meestal een periode van twee tot vier maanden - afhankelijk van de hoogte en positie - om te groeien, bloeien en fruit en zaden produceren voor de volgende generatie voordat de sneeuw terugkeert.

in 2015, omstandigheden waren zo warm dat gemiddeld, op de onderzoekspercelen begon de sneeuw 58 dagen eerder te smelten dan in 2010-2014. Het team registreerde grote verschuivingen in de bloeitijden van wilde bloemensoorten. Alle soorten - 100 procent - bloeiden eerder in 2015 en 54 procent van de soorten verlengde dat jaar ook hun bloeiduur, sommige met maar liefst 15 dagen. De overige soorten vertoonden een kortere bloeiduur, in één geval met bijna 19 dagen, mogelijk door versnelde uitdroging van de grond, veranderde bestuiveractiviteit of andere factoren.

Omdat soorten op verschillende manieren zijn verschoven, omstandigheden in 2015 produceerden nieuwe patronen van opnieuw samengestelde wilde bloemengemeenschappen, met onbekende ecologische gevolgen.

"Dit zijn soorten die altijd naast elkaar hebben bestaan ​​op deze subalpiene locaties, " zei Theobald. "Maar in 2015 we zagen soorten bloeien op hetzelfde moment dat ze normaal gesproken weken uit elkaar bloeiden."

Het team zag de meest dramatische tekenen van heropbouw bij planten die normaal vroeg in de zomer bloeiden. Deze planten hadden de neiging om te groeien op plaatsen waar minder sneeuw viel, zoals percelen op lagere hoogten, of langs richels en hellingen in plaats van inhammen en valleien, waar sneeuw zich ophoopt. In aanvulling, de planten die de neiging hadden om de bloeiduur te verlengen, deden dit als ze een groter aantal warme, fotosynthetisch "productieve" dagen in 2015.

Hermontage op de schaal die de onderzoekers in 2015 zagen - en die Mount Rainier tegen het einde van deze eeuw elk jaar kan zien - kan de interactie tussen soorten veranderen. Bijvoorbeeld, planten kunnen strijden om toegang tot bestuivers, waaronder op Mount Rainier hommels, vliegen en kolibries.

"We hebben gewoon nog niet genoeg informatie om te weten wie de 'winnaars' en 'verliezers' van de hermontage zullen zijn, of zelfs hoe 'winnen' of 'verliezen' in zo'n scenario eruit zou zien, ' zei Theobald.

Om dat te voorspellen, wetenschappers moeten observeren en testen hoe ecologische herassemblage de reproductie beïnvloedt voor alle soorten in deze regio's - van bloemen en bestuivers, tot zelfs de beren die zich voeden met subalpiene bessen. Deze effecten zullen ook gevolgen hebben voor de mensen die deze sites bezoeken en proberen ze te behouden.

"All of these interactions among species—and how those interactions will shift due to climate change—will affect how we manage these sites, " said Hille Ris Lambers. "After all, Mount Rainier is a national park that is here for all of us, as well as the species that call it home."