Zoals iedereen die Texas op Interstate 10 heeft doorkruist, je kan vertellen, is de Lone Star State waar oost en west elkaar ontmoeten. Voor Rice University-bioloog Tom Miller is de scherpe kloof tussen de vochtige dennenbossen van Oost-Texas en de uitgedroogde woestijn van West-Texas ook een levend laboratorium waar hij en zijn studenten kunnen leren over grenzen die niet op kaarten te vinden zijn.

"Dat is een van de scherpste droogtegradiënten op aarde", zei Miller over de klimaatverandering van oost naar west Texas. "En het is een belangrijke grens voor soorten. Veel soorten die in het oosten van Noord-Amerika voorkomen, hebben hun meest westelijke grenzen in Texas bereikt."

Miller, een universitair hoofddocent biowetenschappen bij Rice, en zijn onderzoeksgroep bestuderen bereiklimieten, onzichtbare biologische scheidslijnen tussen waar een soort kan overleven en waar niet. In een wereld van veranderend klimaat bewegen die lijnen, en Miller en zijn studenten willen bestuderen en begrijpen hoe ze bewegen en waarom.

Het team van Miller bestudeert grassen en andere soorten op acht veldlocaties langs een 580 mijl lange I-10 van het weelderige Lafayette, Louisiana, tot het zanderige Sonora, Texas, ongeveer 170 mijl ten westen van San Antonio. Ze zijn begonnen met een eerste-van-zijn-soort studie om erachter te komen of een vreemd, oud huwelijk tussen inheemse Texaanse grassen en hun verborgen schimmelpartners de planten zou kunnen positioneren om beter bestand te zijn tegen droogtes die naar verwachting frequenter en ernstiger zullen zijn als gevolg van klimaatverandering.

"Bereikgrenzen komen voort uit stress," zei Miller. "Omdat planten van zeer natte naar zeer droge plaatsen gaan, neemt hun droogtestress toe. We verwachten dat droogtestress een belangrijke limiet zal zijn voor hoe ver naar het westen veel soorten kunnen komen, met name oostelijke soorten. groter de droogtestress.

"Het unieke van deze studie is dat we proberen de rol te begrijpen die microben en microbiële symbionten spelen bij het bepalen van de bereiklimieten van planten," zei hij.

De grassoorten in het onderzoek zijn rassen die gedijen in koelere maanden. Elk herbergt Epichloë-endofyten, symbiotische schimmels die in de plant leven. In ruil voor een beschermd leven in hun gastheren, voorzien de schimmels de planten van alkaloïde chemicaliën waarvan eerdere studies hebben aangetoond dat ze de droogtetolerantie verbeteren en predatie door grasetende dieren ziek maken.

In hun experimenten verwijderen Miller en zijn studenten de schimmelpartner van sommige grassen en laten ze in andere. Op elke veldlocatie worden partner- en niet-partnerplanten gekweekt in percelen bij elkaar, en het verschil tussen hen onthult de effecten van de schimmel.

"We zullen op al deze plaatsen planten, van Louisiana tot West-Texas, en we zullen vergelijken hoe belangrijk dat microbiële effect is als de grassen van oost naar west gaan en hun droogtestress toeneemt," zei hij. "Dat stelt ons in staat modellen te bouwen die ons vertellen welke rol de microben spelen bij het genereren van bereiklimieten en mogelijk het uitbreiden van bereiklimieten.

"Dat is nieuw," zei Miller. "Voor zover ik weet, zal dit de eerste studie zijn om dat te doen."

Door de opwarming van de aarde stijgt de temperatuur in Texas al en een rapport van het kantoor van de Texas State Climatologist in 2021 voorspelt dat het aantal dagen van 100 graden elke zomer in 2036 bijna zal verdubbelen in vergelijking met het gemiddelde aantal van dergelijke dagen in de periode 2001-2020.

Het aantal planten en dieren zal als reactie daarop verschuiven, en de nat-droog gradiënt die al eeuwenlang Centraal-Texas bepaalt, kan verschuiven naarmate droogtes frequenter en intenser worden. Men zou zich gemakkelijk droogtetolerante en droogte-intolerante planten kunnen voorstellen die met zo'n verschuiving mee marcheren, gevolgd door alle insecten en dieren die ervan afhankelijk zijn. Maar de echte wereld is veel complexer, zei Miller. Zelfs kleine variaties in de gemiddelde regenval, bodemvochtigheid en vele andere factoren kunnen de balans op de een of andere manier verstoren.

"Voor planten is er ook de vraag of ze kunnen overschakelen naar een nieuw assortiment", zei hij. "De meesten vertrouwen op de wind of op dieren om hun zaden naar nieuwe plaatsen te brengen, en klimaatverandering kan beide beïnvloeden, waardoor het voor sommige planten onmogelijk wordt om het bereik te veranderen."

Een beter begrip van de gunstige relatie tussen inheemse Texaanse grassen en hun microbiële partners zal stukjes van de range-shifting puzzel ontsluiten die vandaag verborgen zijn voor ecologen, natuurbeschermingsbiologen en anderen die soortenbereiken volgen, zei Miller.

"De manieren waarop klimaatkaarten op geografie worden weergegeven, zijn al aan het veranderen en zullen blijven veranderen", zei Miller. "Wat betekenen deze microbiële associaties voor hoe soorten zullen verschuiven als reactie op klimaatverandering? Gaan microben de uitbreiding naar nieuwe habitats vergemakkelijken? Zouden ze mogelijk de uitbreiding naar andere habitats kunnen remmen?"

"Microbiële associaties zijn een verborgen laag in dit grootschalige biogeografische probleem, en we willen die laag ontsluiten en informeren over deze grotere discussie over hoe planten en dieren in Texas zullen reageren op klimaatverandering," concludeerde Miller. + Verder verkennen

Geschiedenis van blootstelling aan droogte verbetert het herstel van graslandgemeenschappen van daaropvolgende droogte