Η Lizard Stowaways αναθεωρεί την αρχή της οικολογίας
Όταν ο Μάθιου Χέλμους ήταν περίπου οκτώ ετών και απελπισμένος για ένα κατοικίδιο, μάζεψε αρκετά χρήματα για να παραγγείλει μια σαύρα μέσω μιας διαφήμισης στις πίσω σελίδες του περιοδικού Mad. Το πλάσμα έφτασε στο γραμματοκιβώτιό του λίγες εβδομάδες αργότερα - μια πράσινη ανόλη που ονόμασε Ari the Anole - και παρέμεινε ο στενός του σύντροφος για χρόνια. «Κάνουν πολύ καλά κατοικίδια γιατί είναι τόσο δυνατά», είπε ο Helmus, τώρα ερευνητής στην οικολογία στο Πανεπιστήμιο VU στο Άμστερνταμ.
Αυτή η ανθεκτική σύσταση επέτρεψε στις σαύρες να έρπουν στα νησιά της Καραϊβικής πάνω σε τυχαίες σχεδίες από κορμούς και άρματα. Πριν από σχεδόν 50 χρόνια, οι επιστήμονες ανέπτυξαν μια θεωρία για να προβλέψουν πόσα μεμονωμένα είδη ανόλης - και πόσα είδη γενικότερα - θα μπορούσαν να βρεθούν σε οποιοδήποτε δεδομένο νησί. Γνωστή ως θεωρία της βιογεωγραφίας των νησιών, υπαγορεύει ότι τα λιγότερο απομονωμένα νησιά είναι πιο πιθανό να υποδεχτούν τέτοιους επισκέπτες. Η θεωρία έγινε ένα βασικό εργαλείο στην οικολογία, που χρησιμοποιήθηκε από ερευνητές για να μελετήσουν όχι μόνο νησιά, αλλά και άλλα ημι-απομονωμένα περιβάλλοντα, όπως δάση που περιβάλλονται από εμπορική ανάπτυξη.
Ο Helmus εκμεταλλεύτηκε τις στιβαρές σαύρες Anolis για να ανατρέψει τη θεωρία της βιογεωγραφίας του νησιού. Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε σήμερα στο Nature, ο Helmus και οι συνεργάτες του παρακολούθησαν την πρόσφατη εξάπλωση των ειδών σαύρας Anolis στην Καραϊβική και διαπίστωσαν ότι η βιογεωγραφία των νησιών θα πρέπει να αναθεωρηθεί. Η φυσική απόσταση μεταξύ των χερσαίων μαζών δεν είναι πλέον σημαντική. Οι λωρίδες αποστολής είναι.
Το εύρημα της μελέτης σηματοδοτεί μια σημαντική αλλαγή στην οικολογία. Μέχρι πολύ πρόσφατα, το πεδίο επικεντρωνόταν σε μεγάλο βαθμό στον φυσικό κόσμο. Οι περισσότεροι οικολόγοι θεώρησαν τους ανθρώπους ως μια τεχνητή επιρροή που μπέρδεψε τα πειράματά τους και όχι ως κινητήρια δύναμη που διαμορφώνει το περιβάλλον και τη σύνθεση των κατοίκων του. Αλλά τα τελευταία χρόνια, αυτή η άποψη έχει αρχίσει να αλλάζει, καθώς οι επιστήμονες έχουν συνειδητοποιήσει ότι ο πολιτισμός και το εμπόριο δεν μπορούν να απομονωθούν ή να αντιστραφούν. Οι ανθρώπινες δυνάμεις πρέπει να συνυπολογιστούν ακόμη και στα πιο βασικά οικολογικά μοντέλα. Η νέα μελέτη είναι η πρώτη που ενημερώνει επίσημα μια από τις πιο σημαντικές μαθηματικές θεωρίες στην οικολογία, επαναπροσδιορίζοντάς την ώστε να περιλαμβάνει ανθρώπινους παράγοντες.
«Δεν νομίζω ότι έχουμε εκτιμήσει πλήρως πώς θα αλλάξουν τα μεγάλα γεωγραφικά πρότυπα στη γη [από την ανθρώπινη δραστηριότητα]», δήλωσε ο Dolph Schluter, εξελικτικός οικολόγος στο Πανεπιστήμιο της Βρετανικής Κολομβίας που δεν συμμετείχε στην έρευνα. "Είναι εκπληκτικό να βλέπεις τόσο ξεκάθαρα στοιχεία ότι ένας εντελώς νέος παράγοντας που εισήχθη από τους ανθρώπους αλλάζει το βασικό πρότυπο."
Πολλές άλλες μελέτες έχουν εξετάσει πώς οι ανθρώπινες δραστηριότητες επηρεάζουν το μέρος που ζουν οι οργανισμοί. «Αλλά κανείς δεν έκανε ένα βήμα παραπέρα, για να μας αναγκάσει να ξανασκεφτούμε παλιές θεωρίες», είπε ο Νέιθαν Σάντερς, εξελικτικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης που δεν συμμετείχε στη μελέτη. Τα ξαδέρφια του Ari the Anole — και ο άνθρωπος που κάποτε του έστειλαν μια σαύρα ταχυδρομικώς — βοηθούν τους ερευνητές να ξαναγράψουν τους νόμους της οικολογίας για την ανθρώπινη εποχή.
Εισβολείς του νησιού
Το 1969, ο βιολόγος E. O. Wilson, τότε στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, και ο Daniel Simberloff, τώρα στο Πανεπιστήμιο του Tennessee, στο Knoxville, δημοσίευσαν αυτό που θα γινόταν ένα από τα πιο διάσημα πειράματα στον τομέα της οικολογίας. Είχαν υποκαπνίσει μια σειρά από μικρά νησιά μαγγρόβια στο Florida Keys, σκοτώνοντας τα έντομα και τους αραχνοειδείς που ζούσαν εκεί και στη συνέχεια παρακολούθησαν την επιστροφή του είδους.
Το πείραμα σχεδιάστηκε για να δοκιμάσει τη θεωρία της βιογεωγραφίας των νησιών, την οποία ο Wilson και ο συνεργάτης του Robert MacArthur περιέγραψαν για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1960. Προβλέπει ότι ο πλούτος της χλωρίδας και της πανίδας ενός νησιού μπορεί να προσδιοριστεί από δύο βασικούς παράγοντες - την τοποθεσία και το μέγεθος του νησιού. Τα απομονωμένα νησιά είναι λιγότερο πιθανό να δεχθούν μετανάστες από γειτονικές περιοχές. Τα μεγάλα νησιά προσφέρουν μια ποικιλία ενδιαιτημάτων για είδη που φτάνουν μέσω της μετανάστευσης καθώς και για εκείνα που εμφανίζονται στο νησί. Συνολικά, οι δύο παράγοντες προβλέπουν ότι τα μεγάλα νησιά που βρίσκονται κοντά στην ακτή θα φιλοξενούν πολλά είδη, ενώ τα μικρά, μακρινά νησιά θα φιλοξενούν λίγα.
Ακριβώς όπως προέβλεπε η θεωρία, τα νησιά πιο κοντά στην ηπειρωτική χώρα της Φλόριντα ανέκτησαν την πανίδα τους πιο γρήγορα. Η μελέτη έχει απαθανατιστεί σε εγχειρίδια οικολογίας και η θεωρία της βιογεωγραφίας των νησιών έχει γίνει μια από τις πιο κοινές προσεγγίσεις για την πρόβλεψη του αριθμού των ειδών σε μια δεδομένη περιοχή.
Ωστόσο, παρά την εξέχουσα θέση της, η θεωρία ήταν δύσκολο να δοκιμαστεί σε μεγαλύτερη κλίμακα - σε νησιά με μέγεθος εκατοντάδων ή χιλιάδων τετραγωνικών χιλιομέτρων που χωρίζονται από δεκάδες χιλιόμετρα. Ο Helmus συνειδητοποίησε ότι η εξάπλωση των εξωτικών (μη ιθαγενών) ειδών σαύρας Anolis θα μπορούσε να προσφέρει ακριβώς μια τέτοια δοκιμή.
Ο κλασικός τρόπος αξιολόγησης ενός μοντέλου είναι να χειριστεί κανείς τουλάχιστον μία από τις μεταβλητές του - σε αυτή την περίπτωση, τους ρυθμούς αποικισμού, ειδογένεσης και εξαφάνισης - και να δει αν οι αλλαγές που παρατηρούνται στη φύση αντιστοιχούν σε αυτό που προβλέπει το μοντέλο. Τις τελευταίες δεκαετίες, το διεθνές εμπόριο άλλαξε όλο και περισσότερο (αν ακούσια) το ποσοστό αποικισμού. Πριν από την εμφάνιση των πλοίων, ο πρωταρχικός τρόπος για τις σαύρες Anolis να μεταναστεύσουν σε ένα νέο νησί της Καραϊβικής ήταν να κάνουν ωτοστόπ σε πλωτούς κορμούς, κάτι που έκαναν μόνο μία φορά κάθε 100.000 χρόνια ή περισσότερο. Αλλά οι εξωτικές σαύρες αποικίζουν τώρα νέα νησιά με ρυθμό περίπου ένα ετησίως, στοιβάζονται σε αποστολές φυτών και σε αποθήκες τροφίμων. Σύμφωνα με τη βιογεωγραφία των νησιών, η αύξηση των μεταναστών θα πρέπει να προκαλέσει τη μεγαλύτερη αύξηση των ειδών σαύρας σε νησιά που έχουν τις λιγότερες ποικιλίες αρχικά.
Ο Helmus συνεργάστηκε με τον Jonathan Losos, έναν εξελικτικό βιολόγο στο Χάρβαρντ που μελετά τις σαύρες Anolis από τη δεκαετία του 1980, για να χαρτογραφήσει αυτή την πρόσφατη εξάπλωση. Ο Χέλμους έγινε ντετέκτιβ σαύρας από τη βάση του στο Άμστερνταμ, συντάσσοντας μια βάση δεδομένων με είδη εξωτικών σαυρών. Συνδύασε τα υπάρχοντα δεδομένα πεδίου με πληροφορίες που συνέλεξε από ερπετολόγους και ντόπιους λάτρεις της σαύρας. Σε μια περίπτωση, ένας ιερέας στον Άγιο Θωμά έκανε ένα ειδικό ταξίδι για να επιβεβαιώσει την παρουσία μιας συγκεκριμένης μη ιθαγενούς σαύρας. "Ένα ωραίο πράγμα σχετικά με την προσέγγιση είναι ότι βασίζεται σε δεδομένα πεδίου που συλλέγονται με κόπο που έχουν συλλεχθεί εδώ και πολλά χρόνια", είπε ο Sanders. "Δεν είναι μόνο ένα απλό πείραμα."
Ο Helmus διαπίστωσε ότι τα νέα του δεδομένα όντως ακολουθούσαν αυτό που προέβλεψε το μοντέλο. τα νησιά με τους λιγότερους ιθαγενείς κέρδισαν τα περισσότερα εξωτικά. Όμως, τα ευρήματα δείχνουν ότι το μέγεθος του οικονομικού εμπορίου μέσω της ναυτιλίας είναι πλέον καλύτερος προγνωστικός δείκτης της ποικιλότητας των ειδών από τη γεωγραφική θέση. Κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η ευρύτερη θεωρία της βιογεωγραφίας των νησιών λειτουργεί μόνο εάν οι ερευνητές αντικαταστήσουν τη γεωγραφική απομόνωση με μια μέτρηση της οικονομικής απομόνωσης.
Ο Λόσος, ο οποίος πιστώνει στον Χέλμους με την ιδέα, είπε ότι ήταν έκπληκτος από το αποτέλεσμα. «Για να εξαλείψω εντελώς τις τάσεις και να εισαγάγω άλλες, δεν το είδα να έρχεται», είπε. "Δεν θα μάντευα ποτέ ότι το οικονομικό εμπόριο θα ήταν τόσο καλός προγνωστικός παράγοντας."
Το Τρινιντάντ, για παράδειγμα, βρίσκεται στο νότιο άκρο της Καραϊβικής, μια τοποθεσία ιστορικά απομονωμένη από την Κούβα και τις άλλες Μεγάλες Αντίλλες - την προγονική πηγή πολλών από τα είδη Anolis στην Καραϊβική. Έχει μόνο μια φυσική ανόλη. "Αλλά σήμερα είναι πολύ συνδεδεμένο οικονομικά με τα έθνη σε όλη την Καραϊβική και έχει τέσσερις εξωτικές ανόλες, τις πιο εξωτικές ανόλες από οποιοδήποτε νησί της Καραϊβικής", είπε ο Helmus.
Η Κούβα, αντίθετα, έχει 64 είδη σαυρών, κανένα από αυτά δεν είναι εξωτικό. Αυτό οφείλεται πιθανώς στο εμπορικό εμπάργκο των ΗΠΑ, πράγμα που σημαίνει ότι η Κούβα έχει πολύ λιγότερο εμπόριο από το αναμενόμενο για ένα νησί του μεγέθους της. Εάν αρθεί το εμπάργκο, ένα έως δύο νέα είδη θα εγκατασταθούν στο νησί μέσα σε λίγα χρόνια, σύμφωνα με τον Helmus.
"Η απομόνωση εξακολουθεί να έχει σημασία, αλλά πρέπει να εξετάσουμε τι σημαίνει σε έναν σύγχρονο κόσμο που κυριαρχείται από ανθρώπους", είπε ο Λόσος.
Με άλλα λόγια, παρόλο που τα βασικά στοιχεία της νησιωτικής βιογεωγραφίας εξακολουθούν να ισχύουν, η θεωρία χρειάζεται επανεγγραφή.
Αλλαγή της καμπύλης
Η παλαιότερη επανάληψη της θεωρίας της βιογεωγραφίας των νησιών επικεντρώθηκε κυρίως στον αποικισμό ως πηγή νέων ειδών. Το διάσημο πείραμα των Wilson και Simberloff σχεδιάστηκε για να ελέγξει αυτόν τον παράγοντα. Αλλά οι μεταγενέστερες εκδόσεις άρχισαν να περιλαμβάνουν ειδοποίηση, η οποία εξαρτάται από το μέγεθος ενός νησιού και όχι από την απομόνωσή του. Σε μεγαλύτερα νησιά, που έχουν μεγαλύτερη ποικιλομορφία οικολογικών θέσεων, η ανάπτυξη νέων ειδών συμβάλλει περισσότερο στην ποικιλότητα των ειδών παρά στην άφιξη των μεταναστών. Σε μικρότερα νησιά, τα οποία δεν μπορούν να υποστηρίξουν την ανάπτυξη πολλών νέων ειδών, οι νέες αφίξεις είναι ο κυρίαρχος παράγοντας.
Αυτή η σχέση μπορεί να επισημοποιηθεί μαθηματικά. Εάν σχεδιάσετε ιστορικά δεδομένα σαύρας Anolis σε ένα γράφημα, με μέγεθος νησίδας στον οριζόντιο άξονα και πλούτο ειδών στον κατακόρυφο άξονα, θα δείτε μια καμπύλη δύο μερών. Στην αριστερή πλευρά του γραφήματος — στον τομέα των μικρότερων νησιών — η κλίση είναι ρηχή. Σε αυτά τα μικρότερα νησιά, η απομόνωση, και όχι το μέγεθος, είναι η κινητήρια δύναμη για τον προσδιορισμό του πόσα είδη υπάρχουν. Η δεξιά πλευρά του γραφήματος, που αντιπροσωπεύει μεγαλύτερα νησιά, εμφανίζει μια πιο απότομη κλίση, επειδή η ειδογένεση εδώ είναι ο κυρίαρχος παράγοντας. Ιστορικά, η ειδογένεια αύξησε τον αριθμό των ειδών πιο γρήγορα από ό,τι η μετανάστευση, εξ ου και η πιο απότομη κλίση.
Το εμπόριο έχει αλλάξει ριζικά αυτή τη σχέση. Η καμπύλη των δύο μερών είναι τώρα περίπου γραμμική. Αυτό συμβαίνει επειδή ο αποικισμός μέσω του εμπορίου είναι πλέον ο κυρίαρχος παράγοντας για τον προσδιορισμό του αριθμού των ειδών ενός νησιού, ανεξάρτητα από το μέγεθος του νησιού. Τα μικρότερα, λιγότερο διαφορετικά νησιά κέρδισαν πολλά νέα είδη από το εμπόριο, ενώ τα μεγαλύτερα νησιά, που ήταν ήδη γεμάτα με ποικιλία ειδών, κέρδισαν λιγότερα, ισιώνοντας τις δύο πλαγιές σε μια ενιαία γραμμή. "Μια εντελώς νέα δύναμη εργάζεται για τη διαμόρφωση της σχέσης είδους-περιοχής:εμπορία ανθρώπων", είπε ο Schluter.
Η μελέτη δείχνει επίσης ότι είναι δυνατό να ενσωματωθούν ανθρώπινοι παράγοντες σε οικολογικά μοντέλα. «Υπάρχει μια κλασική άποψη μεταξύ των οικολόγων ότι οι άνθρωποι είναι μια ακατάστατη δυσεπίλυτη διαταραχή που δεν θέλουν να συμπεριλάβουν στα μοντέλα τους», είπε ο Έρλε Έλις, οικολόγος στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ, στην κομητεία της Βαλτιμόρης. "Αυτοί οι τύποι έχουν αποδείξει ότι μπορούν."
Ίσως το πιο σημαντικό για το πεδίο στο σύνολό του, τα ευρήματα αντικατοπτρίζουν τον τρόπο με τον οποίο η οικολογία πρέπει να ωριμάσει στην εποχή του Ανθρωπόκαινου, όπως ορισμένοι επιστήμονες περιγράφουν τώρα την τρέχουσα περίοδο της ανθρώπινης επιρροής. «Πρέπει να σκεφτούμε όλες αυτές τις μακροχρόνιες πεποιθήσεις και θεωρίες και τα δεδομένα που τις διέπουν», είπε ο Sanders.
Ο Έλις και άλλοι ασκούν πιέσεις για να γίνει η ανθρωποκαινία επίσημη γεωλογική εποχή, ένα βήμα που θα επισημοποιήσει ακόμη περισσότερο τον αντίκτυπό μας στην οικολογία. «Οι άνθρωποι έχουν αναδιαμορφώσει τον κόσμο και για πολλά είδη, οι παράγοντες που επηρεάζουν τον πλούτο δεν είναι πλέον αυτοί που συνέβησαν φυσικά», είπε ο Λόσος. "Με τους ανθρώπους να κινούνται γύρω μας, πρέπει να ξανασκεφτούμε τι σημαίνει απομόνωση."
