Aanvaarde ecologische theorie zegt dat arme bodems de productiviteit van tropische bossen beperken, maar het toevoegen van voedingsstoffen als kunstmest verhoogt zelden de boomgroei, wat suggereert dat productiviteit toch niet wordt beperkt door voedingsstoffen. Onderzoekers van het Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) hebben deze schijnbare tegenstrijdigheid opgelost, waaruit blijkt dat fosfor de groei van individuele boomsoorten beperkt, maar niet van hele bosgemeenschappen. hun resultaten, online gepubliceerd in Natuur , 8 Maart, hebben ingrijpende implicaties voor het begrijpen van bosgroei en -verandering.

Grote delen van de tropen komen voor in oude landschappen waar voedingsstoffen uit rotsen zijn weggespoeld door jarenlange zware regenval. Fosfor is bijzonder schaars, omdat de ijzeroxiden die tropische bodems hun karakteristieke rode kleur geven binden aan de fosfor, waardoor het niet beschikbaar is voor planten. Echter, de toevoeging van kunstmest aan diverse bossen in Afrika, Zuidoost-Azië en Amerika hebben de boomgroei niet verhoogd. De enige plaats waar bemesting resulteerde in een verhoogde boomgroei was in Hawaï, waar het bos wordt gedomineerd door een enkele boomsoort.

Een alternatieve manier om nutriëntenbeperking te bestuderen, is door de groeisnelheden te vergelijken van bomen in bossen die van nature verschillen in de beschikbaarheid van bodemvoedingsstoffen:het kleine maar zeer biodiverse tropische land Panama biedt hiervoor een perfecte setting. De complexe geologie van centraal Panama betekent dat de natuurlijke niveaus van voor planten beschikbaar fosfor in de bodem meer dan 300-voudig variëren - vergelijkbaar met het bereik van fosfaatbeschikbaarheid in tropische bodems over de hele wereld. En omdat de bodems in Panama ook variëren in vocht en andere voedingsstoffen zoals stikstof, calcium en kalium, onderzoekers kunnen tegelijkertijd de effecten van deze variabelen op de groei bestuderen.

Om het effect van fosfor op de groei van bomen te onderzoeken, onderzoekers maten 19, 000 individuele bomen in 541 verschillende boomsoorten in een reeks bosmonitoringplots voor de lange termijn die deel uitmaken van het Forest Global Earth Observatory (Smithsonian ForestGEO)-netwerk dat wordt beheerd door het Center for Tropical Forest Science van STRI. Gemiddeld, groeisnelheid van individuele boomsoorten nam toe in bodems met hogere niveaus van voor planten beschikbaar fosfor, overeenstemming met de ecologische theorie. Verrassend genoeg, echter, boomsoorten die voorkwamen op fosforarme bodems groeiden sneller, gemiddeld, dan soorten die op fosforrijke gronden groeien. En in een laatste wending, Door de variatie in de boomsoorten die op de percelen aanwezig waren, veranderde de groeisnelheid in de hele gemeenschap niet afhankelijk van het gehalte aan fosfor in de bodem.

"Het was een echte verrassing om te ontdekken dat soorten die zijn aangepast aan bodems met een laag fosforgehalte zo snel groeien, " zei Ben Turner, STRI staf wetenschapper, die de studie leidde. "We begrijpen nog steeds niet waarom dit gebeurt, noch waarom soorten met een hoog fosforgehalte niet sneller groeien dan ze zijn. Misschien investeren bomen extra fosfor in voortplanting in plaats van groei, bijvoorbeeld, omdat zaden, fruit en stuifmeel zijn rijk aan fosfor. Voor nu, deze resultaten helpen ons te begrijpen hoe bodemvruchtbaarheid de groei van bomen in tropische bossen beïnvloedt, en nogmaals de kracht van tropische diversiteit demonstreren om ons te verrassen."

"Deze studie benadrukt ons beperkte begrip van hoe planten omgaan met fosforarme bodems, een grote uitdaging voor boeren in een groot deel van de tropen, " zei Jim Dalling, STRI onderzoeksmedewerker en professor en hoofd van de afdeling Plantenbiologie aan de Universiteit van Illinois Urbana-Champaign. "Het vergelijken van hoe planten die zijn aangepast aan hoge versus lage fosforbeschikbaarheid deze essentiële voedingsstof verwerven en gebruiken, zou nieuwe benaderingen kunnen suggereren voor het verhogen van de voedselproductie zonder afhankelijk te zijn van dure meststoffen."