Ανακατασκευασμένα ποτάμια ενισχύουν την υπερ-βιοποικιλότητα του Αμαζονίου

Από το παράθυρο ενός επιβατικού αεροπλάνου που πετά πάνω από τον Αμαζόνιο, η θέα κόβει την ανάσα. "Είναι μόλις μίλια απέναντι από ποτάμια και ποτάμια νησιά", δήλωσε ο Lukas Musher, μεταδιδακτορικός ερευνητής στην Ακαδημία Φυσικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Drexel.

Οι τεράστιοι ποταμοί από κάτω διακλαδίζονται σε ένα πυκνό, δεντρόμορφο δίκτυο που αναδιατάσσεται συνεχώς για εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια, χαράσσοντας νέα μονοπάτια και σβήνοντας τα παλιά. Τα ποτάμια χωρίζουν και υποδιαιρούν το δάσος σε χώρους που είναι ο καθένας ένας ολόκληρος κόσμος για τα αναρίθμητα πλάσματα που αιωρούνται, σέρνονται και πετούν μέσα στα διαρκώς μεταβαλλόμενα όριά τους.

Σε μια νέα μελέτη στο περιοδικό Science Advances , ο Musher και οι συνεργάτες του αναφέρουν ότι η ατελείωτη ανακατάταξη των ποταμών αυξάνει τη βιοποικιλότητα των όμορφων πουλιών που χρωματίζουν τα πυκνά τροπικά δάση του Αμαζονίου. Λειτουργώντας ως «αντλία ειδών», τα δυναμικά ποτάμια θα μπορούσαν να διαδραματίσουν μεγαλύτερο ρόλο από ό,τι είχε αντιληφθεί προηγουμένως στη διαμόρφωση του δάσους του Αμαζονίου σε ένα από τα μέρη με τη μεγαλύτερη βιοποικιλότητα στον πλανήτη. Αν και οι πεδιάδες του δάσους αποτελούν μόνο το μισό τοις εκατό της χερσαίας έκτασης του πλανήτη, φιλοξενούν περίπου το 10% όλων των γνωστών ειδών — και αναμφίβολα πολλά άγνωστα.

Η ιδέα ότι τα μετατοπισμένα ποτάμια μπορούν να διαμορφώσουν την ειδοποίηση των πτηνών χρονολογείται από τη δεκαετία του 1960, αλλά οι περισσότεροι ερευνητές έχουν αγνοήσει το φαινόμενο ως οδηγό μεγάλης διαφοροποίησης για τα πουλιά ή τα θηλαστικά. «Για πολύ καιρό, θεωρούσαμε πραγματικά ότι τα ποτάμια ήταν κάπως στατικά», είπε ο John Bates, επιμελητής στο Field Museum στο Σικάγο, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.

Αλλά πρόσφατα, οι βιολόγοι άρχισαν να δίνουν προσοχή στους όλο και πιο δυνατούς ψιθύρους από γεωλόγους. «Ένα από τα πιο προβληματικά πράγματα για τους βιολόγους ήταν η συνειδητοποίηση πόσο δυναμικοί άρχισαν να πιστεύουν οι γεωλόγοι τα ποτάμια», είπε ο Bates. Ο τρόπος με τον οποίο αυτό το έγγραφο συνδυάζει βιολογικά δεδομένα με γεωλογικές ιδέες είναι πολύ τακτοποιημένος, είπε.

Η σχέση μεταξύ γεωγραφικής αλλαγής και βιοποικιλότητας είναι «ένα από τα πιο επίμαχα θέματα στην εξελικτική βιολογία», είπε ο Musher, ο οποίος έκανε τη μελέτη ως μέρος της διδακτορικής του εργασίας. Μερικοί ερευνητές λένε ότι η ιστορία της Γης έχει μικρή επιρροή στα πρότυπα της βιοποικιλότητας, αλλά άλλοι προτείνουν «μια εξαιρετικά στενή, βασικά γραμμική» σχέση μεταξύ των δύο, είπε ο Musher.

Movement Across Time

Για να κατανοήσουν πώς οι ανακατατάξεις των ποταμών μπορεί να διαμορφώνουν πουλιά στον Αμαζόνιο, ο Musher και οι συνεργάτες του από το Αμερικανικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας και το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Λουιζιάνα πραγματοποίησαν μια αποστολή στα ποτάμια που διασχίζουν την καρδιά της Βραζιλίας τον Ιούνιο του 2018.

Συνέλεξαν παραδείγματα πουλιών από πολλά σημεία εκατέρωθεν δύο ποταμών:του ποταμού Aripuanã και του ποταμού Roosevelt, που πήρε το όνομά του από τον Teddy Roosevelt, ο οποίος ταξίδεψε εκεί το 1914 ως μέρος μιας ομάδας χαρτογράφησης. Δανείστηκαν επίσης δείγματα που είχαν συγκεντρωθεί στο παρελθόν κοντά σε άλλα ποτάμια στον Αμαζόνιο από άλλα ιδρύματα.

Επικεντρώθηκαν σε έξι ομάδες ειδών πτηνών που δεν είναι δυνατά ιπτάμενα. ("Αν θέλετε να μάθετε πώς επηρεάζει το ποτάμι τα πουλιά, πρέπει να επιλέξετε τα πουλιά που πρόκειται να επηρεάσουν τα ποτάμια", είπε ο Musher.) Αυτά τα πουλιά, συμπεριλαμβανομένου του ζακαμάρου με μπλε λαιμό (Galbula cyanicollis ) και το γυμνό μάτι με μαύρα στίγματα (Phlegopsis nigromaculata ), περνούν τον περισσότερο χρόνο τους κάτω από το δάσος των πεδιάδων του νότιου Αμαζονίου, όπου ακολουθούν σμήνη μυρμηγκιών και τρώνε έντομα που τα μυρμήγκια κλωτσάνε.

Οι ερευνητές ανέλυσαν την αλληλουχία των γονιδίων των πουλιών και τα συνέκριναν για να δουν πώς είχαν αποκλίνει με την πάροδο του χρόνου. Στη συνέχεια συσχέτισαν αυτές τις γονιδιωματικές αλλαγές με δεδομένα στη γεωλογική βιβλιογραφία σχετικά με τις αλλαγές στα ποτάμια στα οποία ζούσαν τα πουλιά κοντά. Επιβεβαίωσαν αυτά τα ευρήματα με ένα μοντέλο που χρησιμοποίησε τον αριθμό των μεταλλάξεων που ανέλαβε το είδος για να συμπεράνει πόσο καιρό πριν απέκλιναν το ένα από το άλλο.

Όπως ήταν αναμενόμενο, διαπίστωσαν ότι τα ποτάμια ήταν εμπόδια για αυτά τα πουλιά:Όταν τα ποτάμια αποκλίνονταν, οι πληθυσμοί αποκόπηκαν ο ένας από τον άλλο. Ακόμη και σχετικά μικρά ποτάμια θα μπορούσαν να κρατήσουν χωριστά τους πληθυσμούς και να διευκολύνουν την απόκλιση στο γονιδίωμά τους.

Αλλά οι ερευνητές είδαν επίσης ότι τα ποτάμια ήταν δυναμικά, όχι στατικά, εμπόδια. Οι ποταμοί που χωρίζονταν συχνά τελικά επανέρχονται μαζί, επιτρέποντας στους διασπασμένους πληθυσμούς να αναμειχθούν ξανά. Μερικές φορές οι αποκλίνοντες πληθυσμοί ήταν πολύ διαφορετικοί για να διασταυρωθούν και παρέμεναν ξεχωριστά είδη. Αλλά κυρίως, αυτές οι επανενώσεις έγιναν ευκαιρίες για τους πληθυσμούς να ανταλλάξουν νέα γονίδια που είχε αποκτήσει ο καθένας.

Αυτή η «ροή γονιδίων» οδήγησε σε νέους συνδυασμούς γονιδίων στο γονιδίωμα κάθε φορά που η διαδικασία επαναλαμβανόταν, και πιθανότατα «συνέβαλε σε πολλά νέα είδη πτηνών με την πάροδο του χρόνου», είπε ο Musher. Τα πρότυπα διαφοροποίησης για τα διάφορα είδη διέφεραν ανάλογα με το πώς άλλαξαν τα ποτάμια και σε ποια χρονική κλίμακα.

Διαπίστωσαν ότι η γεωλογία προκάλεσε περισσότερη ροή γονιδίων μεταξύ των ειδών πτηνών στα δυτικά του Αμαζονίου παρά στα ανατολικά. Στο δυτικό Αμαζόνιο, όπου το τοπίο είναι επίπεδο, τα ποτάμια φιδώνουν πολύ επειδή είναι πολύ πιο πιθανό να διαβρώσουν τις όχθες τους και να αλλάξουν πορεία. Στα ανατολικά, όπου το τοπίο είναι πολύ λοφώδες, τα ποτάμια σχηματίζουν βράχο και τείνουν να είναι πολύ πιο σταθερά και λιγότερο θυελλώδεις.

Χρησιμοποιώντας ένα μαθηματικό μοντέλο, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι σύγχρονοι ποταμοί ήταν πιο σημαντικοί ως προγνωστικοί παράγοντες της γονιδιωματικής απόκλισης από τις περιβαλλοντικές συνθήκες και η απόσταση μεταξύ των ειδών. Συμπέραναν ότι «καθώς η απόκλιση οφείλεται σε ποτάμια, οι αλλαγές στα ποτάμια πρέπει να είναι σημαντικές για να συμβεί επαφή όπως η ροή γονιδίων», είπε ο Musher. Άλλοι παράγοντες που δεν έλαβαν υπόψη είναι επίσης πιθανό να παίζουν ρόλο, αλλά είναι σαφές ότι «η δυναμική της Γης και η βιοποικιλότητά της συνδέονται, μερικές φορές άρρηκτα».

Ο απέραντος ορίζοντας

Αν και δεν είναι διαισθητικό να πιστεύουμε ότι τα πουλιά που πετούν περιορίζονται από τα ποτάμια, είναι καλά αποδεδειγμένο ότι πολλά πουλιά δεν μπορούν να πετάξουν κατά μήκος τους. Ακόμη και μερικά από τα σχετικά μικρά ποτάμια στον Αμαζόνιο είναι τόσο μεγάλα που "από την άποψη ενός πουλιού, είναι σαν να κοιτάμε έναν ορίζοντα", δήλωσε ο Philip Stouffer, καθηγητής βιολογίας διατήρησης στην Πολιτεία της Λουιζιάνα που δεν ήταν μέρος του μελέτη. "Για τα πουλιά που δεν είναι πολύ επιρρεπή στο να μετακινούνται σε μεγάλες αποστάσεις, αυτό είναι απλώς ένα αδύνατο εμπόδιο."

Επιπλέον, πολλά πουλιά που είναι προσαρμοσμένα να ζουν στο σκοτεινό δάσος δεν τους αρέσει να διασχίζουν τα ηλιόλουστα κενά, επομένως μπορεί να μην έχουν ισχυρά κίνητρα να εγκαταλείψουν την περιοχή καταγωγής τους στο δάσος - ούτε άλλα είδη που ζουν δίπλα τους. Οι ανακατατάξεις των ποταμών είναι ήδη γνωστό ότι είναι πολύ σημαντικές για τη διαφοροποίηση υδρόβιων οργανισμών όπως τα ψάρια στον Αμαζόνιο και οι ερευνητές πιστεύουν ότι παρόμοια μοτίβα ισχύουν και για άλλα είδη, όπως τα πρωτεύοντα θηλαστικά και οι πεταλούδες.

Τα πουλιά είναι πιθανώς η πιο ολοκληρωμένη ομάδα οργανισμών εκεί έξω, αλλά ακόμα κι έτσι, «εξακολουθούμε να μαθαίνουμε για αυτά τα βασικά πρότυπα βιοποικιλότητας», είπε ο Musher. Επομένως, υπάρχει ακόμη πολύς δρόμος για να καταλάβουμε τις σχέσεις μεταξύ της δυναμικής γεωλογίας του Αμαζονίου και των ειδών του.

Είναι πιθανό ότι παρόμοιες γεωλογικές διεργασίες - είτε περιλαμβάνουν αναδιατάξεις ποταμών είτε άλλες αλλαγές - οδηγούν την τοπική βιοποικιλότητα και σε άλλα μέρη του πλανήτη, λένε οι συγγραφείς. Αλλά μπορεί να μην μοιάζει ακριβώς με αυτό που συμβαίνει στον Αμαζόνιο, επειδή "δεν υπάρχει τίποτα άλλο σαν αυτό στη Γη", είπε ο Musher.