Morphoscape Ecology:Assessing The Variability Of Beetle Forms Across Habitats
Την εποχή του βιβλίου του George Perkins Marsh «Man and Nature», που δημοσιεύτηκε το 1864, οι άνθρωποι συνειδητοποίησαν ότι οι ανθρώπινες δραστηριότητες έχουν αντίκτυπο στο περιβάλλον. Έκτοτε, οι οικολόγοι ανέπτυξαν νέες μετρήσεις για την αξιολόγηση τέτοιων επιπτώσεων, προκειμένου να κατανοήσουν τις αλλαγές που συμβαίνουν στο πεδίο και να αναπτύξουν προληπτικά ή θεραπευτικά μέτρα.
Οι περισσότερες από τις μετρήσεις για την αξιολόγηση των ανθρωπογενών επιπτώσεων χρησιμοποίησαν και εξακολουθούν να χρησιμοποιούν χαρακτηριστικά των ζωντανών κοινοτήτων, όπως ο πλούτος των ειδών. Πιο πρόσφατα, ωστόσο, οι οικολόγοι άρχισαν επίσης να εστιάζουν στην ποιότητα των ειδών μετρώντας την ποικιλομορφία των εξελικτικών γενεών εντός των οικοτόπων και των περιοχών, καθώς και λειτουργικά χαρακτηριστικά ιδιαίτερης οικολογικής σημασίας (π. ). Αυτές οι μετρήσεις χρησιμοποιούνται συνήθως από κυβερνητικούς φορείς σε διαφορετικές χώρες κατά την παρακολούθηση της ποιότητας του περιβάλλοντος και αποτελούν τη βάση πολιτικών αποφάσεων για τις περιβαλλοντικές ρυθμιστικές αρχές.
Η γενική ιδέα είναι ότι οποιαδήποτε επίδραση σε ένα οικοσύστημα θα βλάψει κάποια πτυχή των κοινοτήτων οργανισμών του, για παράδειγμα με τη μείωση του αριθμού των ειδών με τοπικές εξαφανίσεις. Μεταξύ των πιο γνωστών περιπτώσεων, σε ρέματα και ποτάμια, ο ευτροφισμός που προκαλείται από τον άνθρωπο από γειτονικές φάρμες θα αυξήσει την κατανάλωση οξυγόνου και έτσι θα προκαλέσει μείωση της παρουσίας εκείνων των ειδών που έχουν υψηλές απαιτήσεις σε οξυγόνο. Ομοίως, στις λίμνες, η απελευθέρωση πλανκτοφόρου ψαριού για αθλητική αλιεία θα αλλάξει εντελώς τα φάσματα μεγέθους του ζωοπλαγκτού, με μείωση των μεγαλύτερων καρκινοειδών. Πράγματι, ο κατάλογος των παραδειγμάτων διαφορικής απόκρισης, ανάλογα με τα οικολογικά χαρακτηριστικά, είναι μακρύς και μάλλον καλά μελετημένος.
Ωστόσο, μια πτυχή που συνήθως δεν λαμβάνεται υπόψη σε τέτοιες αξιολογήσεις σχετίζεται με τη μορφολογική μεταβλητότητα σε επίπεδο κοινότητας. Μια οικολογική κοινότητα είναι μια ομάδα ειδών που ζουν σε μια συγκεκριμένη γεωγραφική περιοχή ή βιότοπο. Όπως αναμενόταν, οι κοινότητες ποικίλλουν ως προς τη σύνθεση, καθώς και ως προς τις λειτουργίες των μελών τους. Ωστόσο, μπορεί επίσης να διαφέρουν ως προς τον αριθμό των τύπων μορφών οργανισμών που ζουν σε αυτές τις κοινότητες. Έτσι, αναρωτηθήκαμε εάν, όσον αφορά την αφθονία και τον πλούτο των ειδών, θα μπορούσαμε να περιμένουμε λιγότερες διαφορές στο μέγεθος ή το σχήμα σε μια ομάδα συγγενών οργανισμών σε έντονα ανθρωποποιημένα ενδιαιτήματα. Σε αυτό το πλαίσιο, κάθε βιότοπος, ή περιοχή σε μια ευρύτερη περιοχή, μπορεί να θεωρηθεί ως ένα τοπίο που αποτελείται από διαφορετικούς συνδυασμούς μορφολογιών, οι οποίοι, μαζί, συνθέτουν το τοπικό «μορφογράφημα». Στην πραγματικότητα, η έννοια του «morphoscape» είχε χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν, σε ένα μόνο είδος, στην παλαιοντολογία, αλλά κανείς δεν έχει διερευνήσει τη χρησιμότητά της στην οικολογία για να αξιολογήσει τη μορφολογική πολυπλοκότητα μιας κοινότητας.
Στη μελέτη μας, εστιάσαμε σε μια διαδεδομένη και ποικιλόμορφη οικογένεια σκαθαριών, τους Carabidae (Εικ. 1), και μετρήσαμε πόσο μεγάλη είναι η μορφολογία τους σε τέσσερις τύπους οικοτόπων (καλλιέργειες, λιβάδια, λεύκες και δασικές εκτάσεις) που βρίσκονται στα Padana. Πεδιάδα της βόρειας Ιταλίας. Χρησιμοποιώντας δείγματα μουσείων και διαθέσιμες πληροφορίες για τη σύνθεση των ειδών, επιλέξαμε ένα ενήλικο αρσενικό άτομο για κάθε είδος που βρέθηκε στους τέσσερις βιότοπους και εφαρμόσαμε μια μέθοδο ανάλυσης εικόνας για να ποσοτικοποιήσουμε το μέγεθος και το σχήμα του σώματος χρησιμοποιώντας ψηφιακές φωτογραφίες. Μέσα σε έναν βιότοπο, το μέγεθος του μορφοτοπίου ποσοτικοποιήθηκε χρησιμοποιώντας διαφορετικές μετρήσεις. Το πιο διαισθητικό από αυτά είναι απλώς το εύρος διακύμανσης, το οποίο είναι ανάλογο με τον υπολογισμό της διαφοράς μεταξύ του ψηλότερου και του κοντύτερου ατόμου σε μια ομάδα ανθρώπων για να εκτιμηθεί πόσο διαφέρουν τα άτομα σε αυτό το δείγμα.
Ανακαλύψαμε ότι το μέγεθος του σώματος αντικατόπτριζε εν μέρει τις διαφορές στον πλούτο των ειδών, με μεγαλύτερη ποικιλία στον βιότοπο με περισσότερα είδη, ανεξάρτητα από την ανθρώπινη επίδραση. Έτσι, οι ανοιχτοί βιότοποι, όπως τα λιβάδια και οι καλλιεργήσιμες εκτάσεις, στέγαζαν ένα ευρύ φάσμα μεγεθών σώματος, καθώς και περισσότερα είδη καραβιδικών σκαθαριών (αντίστοιχα περίπου 100-110), παρά το γεγονός ότι ήταν κάτω από ισχυρότερες ανθρωπογενείς πιέσεις. Ωστόσο, οι δασικές εκτάσεις, οι λιγότερο επηρεασμένοι βιότοποι, είχαν περίπου τόση διακύμανση μεγέθους μεταξύ των ειδών, όπως οι καλλιεργήσιμες εκτάσεις και τα λιβάδια, και εμφάνιζαν σταθερά τη μεγαλύτερη μορφογραφία για το σχήμα (Εικ. 2). Αυτό είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτο αν σκεφτεί κανείς ότι η καλλιεργήσιμη γη, στην πραγματικότητα, είχε μορφογραφία σχεδόν τόσο μεγάλη όσο δασική έκταση, αλλά η δασική έκταση έφτασε σε αυτό το μέγεθος παρόλο που φιλοξενούσε σχεδόν 20% λιγότερα είδη από τις καλλιεργήσιμες εκτάσεις. Αυτό υποδηλώνει ότι ακόμα κι αν ένας σχετικά παρθένος βιότοπος κλειστού δάσους θα μπορούσε να είναι λιγότερο πλούσιος σε είδη, θα μπορούσε, στην πραγματικότητα, να κρύβει έναν σχετικά μεγαλύτερο αριθμό μορφολογιών και έτσι να είναι δυνητικά πλουσιότερος στις οικολογικές λειτουργίες που παίζουν τα λιγότερα αλλά πιο ανόμοια μέλη του. Χρησιμοποιώντας μια αναλογία, είναι σαν να έχουμε δύο εταιρείες, τις οποίες ονομάζουμε C και W, που νοικιάζουν οχήματα για διαφορετικούς τύπους εργασίας:και οι δύο εταιρείες διαθέτουν μια πλήρη γκάμα μεγεθών, από μικρά ποδήλατα έως μεγάλα φορτηγά. Το C έχει περισσότερες μάρκες. Ωστόσο, η W μπορεί να προσφέρει μερικούς λιγότερο συνηθισμένους τύπους οχημάτων, για παράδειγμα, auto-rickshaws και τροχόσπιτα, που δεν είναι διαθέσιμα στο C.
Το ότι η μεγαλύτερη μορφογραφία για το σχήμα του καραβιδιού σώματος στην πεδιάδα των Padana εμφανίζεται στον λιγότερο ανθρωποποιημένο βιότοπο εγείρει μερικά ενδιαφέροντα ερωτήματα. Το σχήμα, ένα εξαιρετικά πολυμεταβλητό και πολύπλοκο χαρακτηριστικό, συχνά ενδεικτικό προσαρμογών, μπορεί να είναι ενημερωτικό τόσο για τη γενετική όσο και για την οικολογική μεταβλητότητα, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων από τις οικολογικές λειτουργίες που μπορεί να επηρεαστούν από τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Στην πραγματικότητα, ωστόσο, αν και η μορφή και η λειτουργία συχνά συσχετίζονται, κάτι που επιτρέπει στους ανατόμους να προβλέψουν την οικολογία και τη συμπεριφορά εξαφανισμένων ζώων όπως οι δεινόσαυροι, προς το παρόν, δεν μπορούμε να είμαστε σίγουροι ότι πιο ανόμοια σχήματα αντιστοιχούν απαραίτητα σε οικολογικά πιο περίπλοκα ενδιαιτήματα. Μελλοντικές μελέτες που θα χρησιμοποιούν παρόμοιες προσεγγίσεις σε σκαθάρια από άλλες περιοχές, καθώς και σε άλλες ομάδες οργανισμών, θα χρειαστούν για να βρεθούν ισχυρές απαντήσεις. Το συναρπαστικό είναι ότι το μέλλον μπορεί επίσης να φέρει μερικούς ενδιαφέροντες παραλληλισμούς με άλλους λιγότερο συμβατικούς οικολογικούς κλάδους, όπως η οικολογία του ήχου, στην οποία υπάρχουν ολοένα και περισσότερα στοιχεία που δείχνουν ότι τα υγιή οικοσυστήματα μπορεί πράγματι να έχουν πιο πολύπλοκα ακουστικά τοπία ή ηχητικά τοπία.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Εκτίμηση του μεγέθους των μορφοτοπίων:πώς να μετρήσετε τη μορφολογική συνιστώσα της βιοποικιλότητας σε σχέση με τα ενδιαιτήματα χρησιμοποιώντας γεωμετρικά μορφομετρικά, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό The Science of Nature.
Επικεφαλής αυτής της εργασίας ήταν οι Diego Fontaneto (Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας της Ιταλίας), Martina Panisi (Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa), Mauro Mandrioli (Πανεπιστήμιο της Modena και Reggio Emilia), Dario Montardi (Πανεπιστήμιο Modena και Reggio Emilia), Maurizio Pavesi (Museo Civico di Storia Naturale) και Andrea Cardini (Università di Modena e Reggio Emilia).
