Finnast mörg smádýr og örverur í hitabeltisregnskógum?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Finnast mörg smádýr og örverur í hitabeltisregnskógum?
Í stuttu máli er svarið já, aragrúi smádýra og örvera á heimkynni í hitabeltisregnskógum.

Langstærsta hluta líffræðilegar fjölbreytni er að finna í hitabeltisskógum og kallast fyrirbærið margbreytileikastigull miðbaugsins (e. latitude diversity gradient) (Willig og Presley, 2018). Kenningin er sú að líffræðileg fjölbreytni, þá aðallega tegundaauðgi, aukist þegar nær dregur miðbaugi en minnki jafnt og þétt í átt að heimskautum jarðar. Orsök þessa stiguls er umdeild og margar tilgátur á lofti. Ein þeirra er umhverfisorkutilgátan (e. ambient energy hypothesis), sem telur gnægð sólarorku við miðbaug vera aðalástæðu mynstursins. Önnur skýring gæti verið gnóttargufun (e. evapotranspiration), sem er uppgufun frá gróðri og jarðvegi á svæðinu (Black og Jassal, 2016). Gnóttargufun orsakar um 39% úrkomu jarðar og tegundaauðgi virðist almennt fylgja í kjölfarið (Schlesinger og Jasechko, 2014). Flestir telja þó orsökina flóknari en svo og að hún liggi líklega í samspili margra þátta.

Mynstrið er skýrt fyrir vel þekkta hópa, til dæmis margar liðfætlur, spendýr og plöntur þó að ekki fylgi allar lífverur margbreytileikastuðlinum. Af þessu mætti álykta að mikill fjöldi örvera og smádýra eigi heimkynni víða í kringum miðbauginn.

Í hitabeltisregnskógum er stöðugt meðalhitastig, um og yfir 24°C og mikil úrkoma, um 2.000-10.000 mm árlega (Þóra Ellen Þórhallsdóttir, 1989). Slíkar aðstæður bjóða upp á mikla frumframleiðni (e. primary production) og grósku og með henni eykst gnóttargufun. Í kjölfarið dafna fjölbreytilegir hópar plantna og ásæta (e. epiphytes) og bjóða upp á margvíslegar vistir (e. niches), það er skot og kima af ýmsum toga fyrir margslungið líf til að blómstra. Þar sem auðvelt er að lifa búa margir, lífverur dreifa sér milli vista og geta sérhæfst í kjölfarið. Að auki eru regnskógar gömul vistkerfi sem hafa líklega orðið fyrir minni breytingum en mörg önnur, til dæmis í gegnum ísaldir og aðrar loftlagsbreytingar, og því mikill tími fyrir tegundamyndun. Því kemur ekki á óvart að um helmingur allra tegunda jarðar er talinn búa innan þessara vistkerfa, sem þó þekja aðeins um 6-7% alls lands (en um 14% fyrir mannöld) (Johnson, 2023; Butler, 2020; Þóra Ellen Þórhallsdóttir, 1989).

Mynstur margbreytileikastiguls miðbaugs á vel við um fjölda smádýra. Gífurleg tegundaauðgi er þekkt í hitabeltisregnskógum þó að hún sé misjöfn eftir ólíkum skógum. Í Amasonregnskóginum er talið að allt að 42.000 mismunandi tegundir skordýra finnist á hverjum hektara (Newman, 2002) og að almennt hýsi hver hektari af trjákrónubreiðu í hitabeltisregnskógum um 12.450 bjöllutegundir (Erwin, 1982). Einnig er talið að um 17.000 til 40.000 tegundir liðfætlna (e. Arthropoda) séu innan regnskóga Panama (Basset o.fl., 2012). Þá skiptir fjöldi köngulóategunda á hektara lands hundruðum í hitabeltisskógum og allt að 1500 í hlíðum Andesfjalla en hópurinn er mun tegundasnauðari í tempruðum skógi (Agnarsson o.fl. 2013). Til samanburðar hefur aðeins 6.495 spendýrategundum verið lýst og þar af eru 96 taldar nýlega útdauðar (Burgin o.fl., 2018). Ekki er ólíklegt að tegundafjöldi smádýra í hitabeltisregnskógum sé vanmetinn. Rannsóknir er varða tegundaauðgi liðfætlna sýna oft hátt hlutfall einfara af stakri tegund (e. singletons), það er að við mat á tegundafjölda finnst oft aðeins einn einstaklingur af tiltekinni tegund þrátt fyrir ítarlega leit (Coddington o.fl., 2009). Þetta bendir til þess að sýnatakan sé ekki nógu yfirgripsmikil til að endurspegla hina raunverulegu tegundaauðgi hópanna. Slíkt myndi krefjast mikils tíma, fjármagns og sérþekkingar.

Örverur státa einnig af margbreytilegum hópum innan hitabeltisregnskóga. Þær lifa ýmist samlífi með öðrum lífverum, sníkjulífi og þá gjarnan sem sjúkdómsvaldar eða eru hlutlausar. Alls konar hópar frumdýra, sveppa, baktería, arkea (kölluðust áður fornbakteríur) og veira, þar á meðal faga, þrífast vel en þeir eru mun síður þekktir en hópar stærri lífvera í slíku umhverfi (Tortosa, 2022). Þar kemur ýmislegt til, ekki síst að örverurannsóknir krefjast flókinnar aðstöðu og hafa helst snúið að örverum er tengjast sjúkdómum í fólki eins og malaríu. Frumdýr bera slíkar örverur og er fjöldi þeirra mikill í hitabeltisregnskógum og mörg af óþekktri gerð (Schulz o.fl., 2019). Sömuleiðis finnst fjöldi arkea í jarðveginum (Schneidier o.fl., 2015) og þær eru án efa víða í regnskógum enda geta þær aðlagast nánast hvaða aðstæðum sem er. Vísbending um fjölbreytni faga innan regnskóga fannst í Bolonha-vatni í Amason en þar greindust yfir 3.500 tegundir (Nogueira o.fl., 2022). Eflaust eru þær margfalt fleiri.

Sveppir eru dálítið sér á báti. Þeir eru gjarnan í samlífi með plöntum eða öðrum lífverum og mynda til dæmis fléttur með þörungum og blágrænum bakteríum. Vissulega finnast fjölbreyttir sveppir í regnskógum en upplýsingar vantar til að draga ályktun varðandi tegundaauðgi þeirra (Aime og Brearly, 2012). Jafnvel benda einhverjar rannsóknir til þess að ytri rótarsveppir (e. ectomycorrhizae), það er þeir lifa með plöntum en vaxa ekki inn í frumur þeirra, telji fleiri tegundir í tempraða belti jarðar sem tyllir sér undir heimskautasvæðin og er langt frá hitabeltinu. (Tedersoo o.fl., 2009).

Meginþorri upplýsinga um örverur frá þessum slóðum varða þó bakteríur. Til dæmis finnast fjölbreyttir hópar baktería á Amasonvatnasvæðinu (Santos-Júnior o.fl., 2017) og almennt í jarðvegi regnskóga og eru allt frá blágrænum til sýru- og jafnvel hitakærra baktería (Schloss og Handelsman, 2004). Nýlegar rannsóknir greina breytileika örvera með erfðafræðilegum aðferðum en einungis er hægt að rækta lítið brot þeirra á rannsóknarstofum. Mjög margar þeirra eru gerðar í þeim tilgangi að fylgjast með breytingum sem verða á örverusamfélögum samhliða breytingum á landnýtingu, það er þegar skógar eru ruddir og þeim breytt í ræktarland (Rodriguez o.fl. 2013, Paula o.fl. 2014).

Af ofansögðu er ljóst að mikið skortir á þekkingu er snýr að lífríki hitabeltisregnskóga og að margar örverur og smádýr sem eiga heimkynni þar eru enn óþekkt.

Áhugaverðar síður:

• Understanding Evolution. Settu þig í spor vísindamanna og skoðaðu margbreytileikastigul miðbaugsins með eigin augum!
• Rainforest Adventure. Heimsókn í Amasonregnskóg - gagnvirkur, gamaldags vafraleikur þar sem þú þarft að leysa gátur innan lífríkis regnskógarins.

Heimildir:

• Agnarsson, I., Coddington, J.A. og Kuntner, M. (2013). Systematics – progress in the study of spider diversity and evolution. Í D. Penney (ritstjóri) Spider Research in the 21st Century (bls. 58-111). Siri Scientific Press.
• Aime, M.C., og Brearley, F.Q. (2012). Tropical fungal diversity: closing the gap between species estimates and species discovery. Biodiversity and Conservation, 21(9), 2177–2180. DOI: 10.1007/s10531-012-0338-7
• Basset, Y., Cizek, L., Cuénoud, P., Didham, R. K., Guilhaumon, F., Missa, O., Novotny, V., Ødegaard, F., Roslin, T., Schmidl, J., Tishechkin, A.K., Winchester, N.N., Roubik, D. W., Aberlenc, H.-P., Bail, J., Barrios, H., Bridle, J. R., Castaño-Meneses, G., Corbara, B., … Leponce, M. (2012). Arthropod Diversity in a Tropical Forest. Science, 338(6113), 1481–1484. DOI: 10.1126/science.1226727
• Black, T., og Jassal, R. (2016). Evapotranspiration. Í E. Johnson & Y. Martin (ritstjórar), A Biogeoscience Approach to Ecosystems (bls. 292-344). Cambridge University Press. DOI: 10.1017/CBO9781107110632
• Burgin C.J., Colella J.P., Kahn P.L., Upham N.S. (2018). How many species of mammals are there? Journal of Mammalogy. 99(1): 1–14. DOI: 10.1093/jmammal/gyx147
• Butler, R.A. (2020, 14. 08). RAINFOREST INFORMATION. Mongabay. https://rainforests.mongabay.com/
• Coddington, J.A., Ingi Agnarsson, Miller, J.A., Kuntner, M. og Hormiga, G. (2009). Undersampling bias: the null hypothesis for singleton species in tropical arthropod surveys. Journal of Animal Ecology, 78(3), 573-584. DOI: 10.1111/j.1365-2656.2009.01525.x
• Erwing, T.L. (1982). Tropical Forests: Their Richness in Coleoptera and Other Arthropod Species. The Coleopterists Bulletin, 36(1), 74-75.
• Johnson, H.J. (2023, 19. október). Rainforest. National Geographic. https://education.nationalgeographic.org/resource/rain-forest/
• Mutusamy, P., Banga Singh, K. K., Su Yin, L., Petersen, B., Sicheritz-Ponten, T., Clokie, M. R. J., Loke, S., Millard, A., Parimannan, S., og Rajandas, H. (2023). Phenotypic Characterization and Comparative Genomic Analysis of Novel Salmonella Bacteriophages Isolated from a Tropical Rainforest. International Journal of Molecular Sciences, 24(4). DOI: 10.3390/ijms24043678
• Newman, A. (2002). Tropical Rainforest: Our Most Valuable and Endangered Habitat With a Blueprint for Its Survival into the Thir Millenium (2.útgáfa). Checkmark.
• Nogueira, W.G., Gois, B.V.A., Pinheiro, K.D.C., Aragão, A O., Queiroz, A.L.C., da Silva, A. L., Folador, A. C., og Ramos, R. T. J. (2022). Viral Metagenomics Reveals Widely Diverse Viral Community of Freshwater Amazonian Lake. Frontiers in public health, 10. DOI: 10.3389/fpubh.2022.869886
• Paula, F.S., Rodrigues, J.L. M., Zhou, J., Wu, L., Mueller, R.C., Mirza, B.S., Bohannan, B.J. M., Nüsslein, K., Deng, Y., Tiedje, J. M., og Pellizari, V. H. (2014). Land use change alters functional gene diversity, composition and abundance in Amazon forest soil microbial communities. Molecular ecology, 23(12), 2988-2999. DOI: 10.1111/mec.12786
• Rodrigues, J.L., Pellizari, V.H., Mueller, R., Baek, K., Jesus Eda, C., Paula, F.S., Mirza, B., Hamaoui, G.S. Jr., Tsai, S.M., Feigl, B., Tiedje, J.M., Bohannan, B.J. og Nüsslein, K. (2012). Conversion of the Amazon rainforest to agriculture results in biotic homogenization of soil bacterial communities. PNAS 110(3), 988-93. DIOI: 10.1073/pnas.1220608110
• Santos-Júnior, C.D., Santos-Júnior CD, Kishi LT, Toyama D, Soares-Costa A, Oliveira TC, de Miranda FP, Henrique-Silva F. (2017). Metagenome Sequencing of Prokaryotic Microbiota Collected from Rivers in the Upper Amazon Basin. Genome Announc, 5(2):e01450-16. DOI: 10.1128/genomea.01450-16
• Schlesinger, W.H. og Jasechko, S. (2014) Transpiration in the global water cycle. Agricultural and Forest Meteorology, 189–190, 115-117. DOI: 10.1016/j.agrformet.2014.01.011
• Schloss, P.D., og Handelsman, J. (2004). Status of the Microbial Census. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 68(4), 686–691. DOI: 10.1128/mmbr.68.4.686-691.2004
• Schneider, D., Engelhaupt, M., Allen, K., Kurniawan, S., Krashevska, V., Heinemann, M., Nacke, H., Wijayanti, M., Meryandini, A., Corre, M. D., Scheu, S., og Daniel, R. (2015). Impact of Lowland Rainforest Transformation on Diversity and Composition of Soil Prokaryotic Communities in Sumatra (Indonesia). Frontiers in Microbiology, 6. 1-12. DOI: 10.3389/fmicb.2015.01339
• Schulz, G., Schneider, D., Brinkmann, N., Edy, N., Daniel, R., Polle, A., Scheu, S., og Krashevska, V. (2019). Changes in Trophic Groups of Protists With Conversion of Rainforest Into Rubber and Oil Palm Plantations. Frontiers in Microbiology, 10. DOI: 10.3389/fmicb.2019.00240
• Tedersoo, L. og Nara, K. (2009). General latitudinal gradient of biodiversity is reversed in ectomycorrhizal fungi. New Phytologist, 185(2), 351–354. DOI: 10.1111/j.1469-8137.2009.03134.x
• Tortosa, P. (2022). Introducing Microbes in the Context of the Madagascar Biodiversity Hotspot. Í: S. M. Goodman (ritstjóri) The New Natural History of Madagascar (bls. 265-267). Princeton University Press.
• Willig, M.R. og Presley, S.J .(2018). Latitudinal Gradients of Biodiversity: Theory and Empirical Patterns. Í D.A. Dellasala og M.I. Goldstein, (ritstjórar) Encyclopedia of the Anthropocene, 3 (bls. 13-19). DOI: 10.1016/B978-0-12-809665-9.09809-8
• Þóra Ellen Þórhallsdóttir. (1989). Regnskógar hitabeltisins. Náttúrufræðingurinn, 59(1), 9-37. https://timarit.is/gegnir/991006730589706886

Myndir:

• Mynd 1. Education and Outreach Group at the Byrd Polar and Climate Research Center (BPCRC), The Ohio State University (OSU). Fluid Earth, kennslutól sem sýnir loftslag, sæ og sífrera í rauntíma myndrænt. Mynd aðlöguð með paint.
• Mynd 2. Rushen. (2012). Macracantha arcuata - Curved Spiny Spider. Eigandi myndar: Thai National Parks. Flickr. Birt undir CC BY-SA 2.0 DEED. Sótt 25. nóvember 2023.
• Mynd 3. Mutusamy, P. o.fl. (2023). Phenotypic Characterization and Comparative Genomic Analysis of Novel Salmonella Bacteriophages Isolated from a Tropical Rainforest. International Journal of Molecular Sciences, 24(4). DOI: 10.3390/ijms24043678

---

Þetta svar var unnið í tengslum við námskeiðið Örverufræði II (LÍF201G) við Líf- og umhverfisvísindadeild Háskóla Íslands.

...