W globalnym badaniu przeprowadzonym przez Uniwersytet Martina Luthera w Halle-Wittenberg i Uniwersytet w Bolonii przeanalizowano 1,7 miliona zbiorów danych na temat zbiorowisk roślinnych i stwierdzono, że różnorodność funkcjonalna roślin niekoniecznie pokrywa się z ich różnorodnością filogenetyczną.
Zakład gatuneknawet te blisko spokrewnione, mogą pełnić różne role w ekosystemie. Ten nieoczekiwany wniosek pochodzi z kompleksowej globalnej analizy około 1,7 miliona zbiorów danych na temat zbiorowisk roślinnych. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Martina Luthera w Halle-Wittenberg (MLU) i Uniwersytetu w Bolonii podważa ugruntowane od dawna założenia nauk ekologicznych.
Badanie zostało opublikowane w Ekologia i ewolucja przyrody i oferuje spostrzeżenia dotyczące ochrony przyrody.
Kiedy nowy gatunek rośliny chce zasiedlić nowy ekosystem, musi konkurować z innymi mieszkańcami o światło, składniki odżywcze i wodę. Dlatego sensowne byłoby, aby różne gatunki nie wchodziły sobie w drogę, aby mogły pełnić różne funkcje w ekosystemie. Ta zmienność w różnorodności funkcjonalnej roślin prawdopodobnie znalazłaby również odzwierciedlenie w ich różnorodności filogenetycznej, tj. bliskości ich wzajemnego pokrewieństwa.
„Do tej pory naukowcy zakładali, że w ekosystemie istnieje dodatnia korelacja między funkcjonalnymi cechami roślin danego gatunku rośliny, takimi jak wysokość czy budowa liści, a ich różnorodnością filogenetyczną, innymi słowy, im dalej spokrewnione są gatunki w ekosystemie, tym bardziej powinny różnić się ich cechy funkcjonalne” – wyjaśnia profesor Helge Bruelheide, geobotanik z MLU.
Jednym z przykładów tego są lasy mieszane, w których występują wiecznie zielone gatunki drzew iglastych, których przodkowie żyli ponad 300 milionów lat temu. Obok nich żyją gatunki drzew liściastych, których bezpośredni przodkowie nie są nawet o połowę starsi. Paprocie, których przodkowie są jeszcze starsi, zamieszkują ziemię pod nimi.
„W lasach o tak dużej różnorodności filogenetycznej spodziewalibyśmy się również dużej różnorodności funkcjonalnej” – mówi Bruelheide. Jednak nowe badanie wykazało, że korelacja ta najprawdopodobniej dotyczy lasów mieszanych w Europie Północnej, ale nie większości ekosystemów lądowych.
Odkrycia oparte na danych z globalnych baz danych
Międzynarodowy zespół naukowców przeanalizował 1,7 miliona zbiorów danych z najbardziej unikalnej na świecie bazy danych o roślinności „sPlot”. Ta baza danych jest prowadzona przez Niemieckie Centrum Integracyjnych Badań nad Różnorodnością Biologiczną (iDiv) Halle-Jena-Leipzig. Zawiera zapisy wegetacyjne roślin ze 114 krajów i ze wszystkich stref klimatycznych Ziemi. Naukowcy połączyli te dane z globalną filogenezą wszystkich gatunków roślin i największą na świecie bazą danych cech roślin „TRY”.
„Wynik był dla nas całkowitym zaskoczeniem, ponieważ odkryliśmy, że nie ma pozytywnej korelacji między różnorodnością funkcjonalną i filogenetyczną. W rzeczywistości jedno i drugie jest często ujemnie skorelowane” – wyjaśnia Georg Hähn z Uniwersytetu w Bolonii, który rozpoczął pracę nad badaniem w ramach swojej pracy magisterskiej na MLU.
Bardziej szczegółowe zestawienie wyników pokazuje, że ponad połowa zbadanych próbek roślinności charakteryzowała się dużą różnorodnością funkcjonalną, ale jedynie niską różnorodnością filogenetyczną. Tylko około 30 procent próbek wykazywało wysoki lub niski poziom obu typów różnorodności jednocześnie. Szczególnie zaskakujące było to, że ponad połowa poletek charakteryzowała się wyższym poziomem różnorodności funkcjonalnej niż filogenetycznej.
„Nasze badanie pokazuje, że rośliny w wielu ekosystemach spełniają różne zadania, mimo że są blisko spokrewnione. Ma to istotne implikacje dla ochrony przyrody” – mówi Helge Bruelheide. Ekosystem może być zatem podatny na zmianę klimatu, jeśli występuje w nim niewystarczająca liczba gatunków zróżnicowanych funkcjonalnie lub brak różnorodności ewolucyjnej. „Dlatego skuteczna ochrona środowiska to coś więcej niż tylko ochrona obszarów najbogatszych w gatunki. Zamiast tego należy wziąć pod uwagę różnorodność funkcjonalną i filogenetyczną” – podsumowuje Bruelheide.
Odniesienie: „Globalne oddzielenie różnorodności funkcjonalnej i filogenetycznej w zbiorowiskach roślinnych” autorstwa Georga JA Hähna, Gabrielli Damasceno, Estebana Alvarez-Davila, Isabelle Aubin, Marijn Bauters, Erwina Bergmeiera, Idoia Biurrun, Anne D. Bjorkman, Gianmaria Bonari, Zoltán Botta- Dukát, Juan A. Campos, Andraž Čarni, Mediolan Chytrý, Renata Ćušterevska, André Luís de Gasper, Michele De Sanctis, Jürgen Dengler, Jiri Dolezal, Mohamed A. El-Sheikh, Manfred Finckh, Antonio Galán-de-Mera, Emmanuel Garbolino, Hamid Gholizadeh, Valentin Golub, Sylvia Haider, Mohamed Z. Hatim, Bruno Hérault, Jürgen Homeier, Ute Jandt, Florian Jansen, Anke Jentsch, Jens Kattge, Michael Kessler, Larisa Khanina, Holger Kreft, Filip Küzmič, Jonathan Lenoir, Jesper Erenskjold Moeslund, Ladislav Mucina, Alireza Naqinezhad, Jalil Noroozi, Aaron Pérez-Haase, Oliver L. Phillips, Valério D. Pillar, Gonzalo Rivas-Torres, Eszter Ruprecht, Brody Sandel, Marco Schmidt, Ute Schmiedel, Stefan Schnitzer, Franziska Schrodt, Urban Šilc, Ben Sparrow, Maria Sporbert, Zvjezdana Stančić, Ben Strohbach, Jens-Christian Svenning, Cindy Q. Tang, Zhiyao Tang, Alexander Christian Vibrans, Cyrille Violle, Donald Waller, Desalegn Wana, Hua-Feng Wang, Timothy Whitfeld, Georg Zizka, Francesco Maria Sabatini i Helge Bruelheide, 3 grudnia 2024 r., Ekologia i ewolucja przyrody.
DOI: 10.1038/s41559-024-02589-0
Badanie zostało sfinansowane przez Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Niemiecka Fundacja Badawcza).
