Gaj topolowy położony wzdłuż rzeki w pobliżu Wielkiego Kanionu. Obszary takie jak ten są ważne dla dzikiej przyrody na południowym zachodzie, ale wymagania związane z rozwojem i zużyciem wody, a także stres związany ze zmianami klimatycznymi zagrażają temu siedlisku. Nowe badanie oferuje jednak model ponownego zalesiania na tych obszarach, co może sprawić, że gaje topoli będą bardziej odporne na stres w nadchodzących latach. (Zdjęcie: Helen Bothwell)

Łatwo jest myśleć o drzewach jako o części krajobrazu. Ale co by było, gdyby drzewa były krajobrazem?

Oto, o co prosi nas nowe badanie przeprowadzone przez naukowca z University of Georgia. Rozważając każde drzewo jako świat, w którym żyją własne populacje owadów i grzybów – i przyglądając się zmienności genetycznej, która wspiera te społeczności – możemy lepiej zrozumieć rolę, jaką drzewa odgrywają w większym ekosystemie.

Ale potem badanie posunęło tę koncepcję o krok dalej, poszerzając obiektyw, aby zbadać wpływ genetyki drzew na społeczności na dużym obszarze południowo-zachodniej Ameryki Północnej. Po raz pierwszy naukowcy połączyli zmienność genetyczną drzew z różnorodnością biologiczną społeczności w skali kontynentalnej.

Heleny Bothwell

„Zrozumienie tego związku między genotypami drzew a organizmami, które wspierają, oferuje bardziej kompleksowy plan działania na rzecz ponownego zalesiania, który wspiera również zdrowe ekosystemy” – powiedziała Helen Bothwell, adiunkt w UGA Warnell School of Forestry and Natural Resources i główna autorka badania .

„Różnorodność rodzi różnorodność. Wiemy, że różne społeczności gromadzą się na różnych genotypach drzew, a teraz możemy pokazać, że ta zależność zwiększa się, wpływając na zachowanie różnorodności biologicznej nawet na bardzo szeroką skalę. Sadzenie różnorodnych zasobów do ponownego zalesiania ma kluczowe znaczenie dla zachowania bogactwa zapylaczy i drapieżników, które z kolei wnoszą cenne usługi do naszych systemów rolniczych i służą jako źródło pożywienia dla populacji ptaków i dzikich zwierząt”.

Badanie skupiło się na topolach

Bothwell i jej współpracownicy zebrali setki próbek z drzew w ponad 50 miejscach w Kalifornii, Nevadzie, Utah, Arizonie i północnym Meksyku. Skupili się na drzewach topolowych, gatunku podstawowym ekosystemów nadbrzeżnych w tym regionie. Te korytarze rzeczne to oazy, gorące punkty różnorodności biologicznej w otaczającym suchym, skalistym krajobrazie. Ale te plamy zieleni należą do najbardziej zagrożonych w Stanach Zjednoczonych, z mniej niż 3% ich dystrybucji sprzed XX wieku.

Wymagania związane z rozwojem, zużycie wody i stres związany ze zmianami klimatycznymi również zagrażają siedliskom topoli. Ale spostrzeżenia z badania, opublikowane w maju w czasopiśmie Forests, mogą pomóc w informowaniu o wysiłkach na rzecz ponownego zalesiania i tworzeniu bardziej odpornych zagajników topoli w przyszłości.

Powiedziała, że ​​wiele wcześniejszych badań udokumentowało silne związki między genotypami drzew a zbiorowiskami bezkręgowców i grzybów w skali poszczególnych drzew we wspólnych ogrodach. Wspólne ogrody są cennym narzędziem do badania efektów genetycznych; dzięki uprawie roślin we wspólnym środowisku wszelkie pozostałe różnice wynikają z efektów genetycznych. Ale teraz naukowcy chcieli wiedzieć, czy owady i grzyby nadal mogą wykryć tę odmianę poza schludnymi granicami ogrodu, w którym panuje bałagan natury.

„Chcieliśmy zobaczyć, jak te społeczności robaków i grzybów odnoszą się do naprawdę szerokiego zarządzania gatunkami w skali kontynentu. Na przykład, czy społeczności nadal reagują na różnice między całymi populacjami drzew? Różne zlewiska? A może nawet rozległe regiony geograficzne, na przykład w skali całego południowego zachodu Ameryki Północnej? powiedział Bothwell.

Po zebraniu próbek drzew, owadów i grzybów naukowcy zaczęli dostrzegać wyłaniające się wzorce – na przykład cechy niektórych drzew odpowiadały określonym populacjom owadów lub grzybów.

„I tak skorelowaliśmy wzorce w genetyce z wzorcami u członków społeczności; te zależności były bardzo silne w skali lokalnej, ale w miarę zwiększania skali, zmienność środowiskowa miała większy wpływ” – powiedziała.

Wpływ drzew na bioróżnorodność regionalną

Ale pomimo rosnącego hałasu środowiskowego, nadal była w stanie wykryć wpływ genetyki drzew na społeczności w bardzo szerokiej skali, w całych południowo-zachodnich Stanach Zjednoczonych i Meksyku. Powiedziała, że ​​było to zaskakujące i podkreśla znaczenie rozważenia wpływu drzew na zachowanie regionalnej różnorodności biologicznej.

Dodała, że ​​ta wiedza może wpłynąć na przyszłe działania związane z ponownym zalesianiem i ochroną w tych zanikających ekosystemach topoli. Zamiast zbierać nasiona tylko z pobliskich lasów, zarządcy gruntów mogą zwrócić się do pobliskich regionów, aby wzmocnić genetykę drzew.

„Wraz ze zmianami klimatycznymi uznano, że lokalne mogą już nie być najlepsze – drzewa mogą być teraz„ lokalnie nieprzystosowane ”do miejsca, w którym zadomowiły się 50 lub 100 lat temu” – powiedział Bothwell. „Tak więc, jeśli zamierzasz sadzić z myślą o przyszłej zmianie klimatu, jedną z opcji jest podejście odskoczni poprzez zbieranie nasion zarówno lokalnie, jak i z pobliskich regionów, na przykład o temperaturach bardziej zbliżonych do tych przewidywanych przez modele klimatyczne za 50 lat od teraz. Przyjmując podejście mieszane, zachowujesz lokalne zróżnicowanie genetyczne, jednocześnie uwzględniając drzewa, które mogą lepiej wytrzymać przyszłe presje klimatyczne”.

Utrata drzewa, takiego jak topola, byłaby katastrofalna dla południowo-zachodniego krajobrazu, dodał Bothwell, ze względu na bogactwo powiązanych roślin podszytu, grzybów, owadów i dzikich zwierząt, które wspierają. Dzięki lepszemu zrozumieniu sił oddziałujących na drzewa zarządcy gruntów mogą również lepiej chronić rośliny i zwierzęta żyjące wokół nich.

Społeczności, które wykorzystują drzewa jako siedlisko, zwracają uwagę na zróżnicowanie, jakie żywią. Krótko mówiąc, powiedział Bothwell, sadzenie różnych drzew wspiera różnorodne społeczności.

„To potężny model ochrony; możesz myśleć o tym jak o parasolu” – dodała. „Jeśli rozumiesz systemy leśne i pracujemy nad ich ochroną, możemy również zapewnić korzyści w zakresie ochrony całym społecznościom organizmów, na których nie mamy czasu ani zasobów, aby skupiać się indywidualnie. Otrzymujesz więcej korzyści z ochrony przyrody, koncentrując się na zarządzaniu genetycznym ochroną gatunków podstawowych — gatunków, które mają duży wpływ na ich ekosystemy, takich jak drzewa”.