Eski bir okyanus kıyı şeridi, günümüzün tropik bir ormanı için zemin hazırlayabilir mi?

NSF’lerle ilgili hikayeleri bulun Kritik Bölge Gözlemevi Siteleri. NSF’lerle ilgili hikayeleri bulun Uzun Süreli Ekolojik Araştırma Alanları.

Eski bir okyanus kıyısı, bugün tropikal bir ormanın nasıl göründüğünü belirleyebilir mi? Ulusal Bilim Vakfı (NSF) destekli araştırmacılar bu soruyu yanıtlamak için çalışıyor.

Çalışmaları, iki NSF araştırma istasyonunun aynı yerde bulunduğu doğu Porto Riko’nun yağmur ormanlarıyla kaplı Luquillo Dağları’nda gerçekleştiriliyor: Luquillo Kritik Bölge Gözlemevi (CZO) ve Luquillo Uzun Vadeli Ekolojik Araştırma (LTER) alan.

San Diego’daki California Üniversitesi’ndeki Scripps Oşinografi Enstitüsü’nden yerbilimci Jane Willenbring ve New York’taki Columbia Üniversitesi’nden ekolojist Maria Uriarte, Luquillo Dağları’nın oluşumunun ve sonraki hava koşullarının bugünkü Luquillo yağmur ormanlarına nasıl yol açtığını belirlemek için güçlerini birleştirdiler. ekosistem.

Jeoloji ve ekolojinin buluştuğu yer

4 milyon yıldan fazla bir süre önce, Karayipler’deki levha tektoniği ve yer kabuğunun hareketi, alçak adaları yüksek Luquillo Dağları’na dönüştürdü.

Adalar denizden yükseldikçe, bu yeni oluşan dağlardaki ana kayalar, özellikle alçak kotlarda nehirler tarafından derinden aşındı.

Uriarte, “Sonuç olarak, yüksek araziler, daha alçak yamaçlardakilerden farklı topraklara sahip” diyor. “Yukarı ve aşağı bölgeler arasında erozyon oranlarında, toprak mineralojisinde ve toprak verimliliğinde belirgin değişiklikler var.”

Willenbring’e göre, altta yatan jeoloji, toprakların ne kadar hızlı aşındığını belirliyor. “Ve erozyon, minerallerin ve besinlerin yüzeye ne kadar hızlı taşındığına dair tempoyu belirliyor” diyor. “Bu mineraller ve besinler sırayla yukarıdaki ormanı besliyor. Manzaranın bu kadar bağlantılı olması şaşırtıcı. Görünüşe göre ağaçlar jeomorfolojiyi anlıyor.”

Kritik bölgede yaşam

NSF CZO program direktörü Richard Yuretich, “Dünya yüzeyinin altında yatanların, yukarıdaki ekosistemler üzerinde gözle görülür bir etkisi var” diyor. “Örneğin, jeologlar genellikle ağaçları, altta yatan ana kayanın haritasını çıkarmak için kullanırlar. Kritik bölge denen şey üzerine yapılan araştırmalardan, yer altı ile onun üzerindekiler arasındaki yeni ilişkiler ortaya çıkıyor.”

Kritik bölge, özünde kayanın yaşamla buluştuğu yerdir. Ağaç gölgeliğinin tepesinden yıpranmış ana kayanın tabanına kadar uzanır.

Yuretich, topraktaki minerallerin, toprağın suyu tutma ve sirküle etme yeteneğinin ve orada yaşayan mikrop türlerinin hepsinin bir ormanın bitki ve hayvan topluluklarının yaşayabilirliğine katkıda bulunduğunu söylüyor. Bunlar sırasıyla, alttaki ana kayanın ne kadar hızlı parçalandığını ve besinlerin bir ekosistemde nasıl geri dönüştürüldüğünü belirler.

Yuretich, “Konu Dünya’nın çevresini düzenlemeye geldiğinde jeoloji ve biyoloji birbirinden ayrılamaz” diyor.

New York Şehir Üniversitesi’nden bilim adamı Peter Groffman da aynı fikirde. Groffman 5-6 Haziran 2017’de yaptığı açıklamada, “‘Aşağıda olanların’ yüzey ekosistemlerinin yapısını, işlevini ve çevresel değişime tepkisini etkileyebileceği fikrinin geniş kapsamlı bilimsel çıkarımları var” dedi. NSF CZO baş araştırmacıları toplantısı. LTER Ağı’ndaki araştırma faaliyetlerini koordine eden bir grup olan LTER Bilim Konseyi’nin başkanı Groffman, LTER ve CZO ağları arasındaki bağlantıları tartıştı.

Yukarıda — ve aşağıda — Luquillo

Bu bağlantılar, araştırmacıları Luquillo gibi nemli, tropik bir yerin nasıl kuraklık yaşayabileceği; 2015’te Luquillo tam da bunu yaptı.

Bir panele katılan NSF LTER program direktörü Louis Kaplan, “Size bir ormanın bir yılda 1,8 metreden fazla yağmur aldığını söylesem, aynı zamanda şiddetli bir kuraklık dönemi olduğuna şaşırabilirsiniz” diyor. CZO baş müfettişler toplantısında tartışma. “Her yıl 11 fit yağmurun norm olduğu Luquillo Dağları’nın ormanları için 2015 gerçekten de tarihi bir kuraklıktı.”

Kaplan, Luquillo’daki uzun vadeli araştırmaların, bilim adamlarının 2015’i onlarca yıllık tropikal orman çalışmaları bağlamında değerlendirmelerine ve 2015’in düşük yağışlarının bir aykırı değer olduğu sonucuna varmalarına olanak sağladığını söylüyor.

Luquillo’daki araştırmacılar ayrıca yakın zamanda, kasırgaların ve insanların arazi kullanım kararlarının birleşik rahatsızlıklarının, yeni ağaç türleri kompozisyonlarına sahip ormanlara yol açabileceğini keşfettiler. Bununla birlikte, kuraklığın, kasırgaların ve insan arazi kullanımının ötesinde, nihayetinde hangi ağaç türlerinin bir orman oluşturduğunu belirleyen şey, onların altında yatan şey olabilir.

Uzaktan algılama, yerinde içgörülere yol açar

Columbia Üniversitesi’nden bilim adamları Jeffrey Wolf, Avustralya’daki Sidney Üniversitesi’nden Gilles Brocard ve Brown Üniversitesi’nden Stephen Porder, Willenbring ve Uriarte ile birlikte yayınlanan dergide yer altından ormana araştırmalarının ilk sonuçları Uzaktan Algılama.

Ana kaya ve ağaçlar arasındaki bağlantıları ortaya çıkarmak için araştırmacılar uzak geçmişe baktılar.

Porto Riko, Karayip Plakasının kuzey sınırına yakın bir adadır. Bilim adamları, “Kara kütlesinin çoğu, yaklaşık 4.2 milyon yıl önce okyanustan çıktı ve alçak adalardan oluşan bir takımadayı ve çevredeki deniz platformlarını yüksek dağ zirvelerine dönüştürdü” diye yazdı. Uzaktan Algılama.

Böyle bir deniz platformunun kalıntıları Luquillo Dağları’nı çevreliyor. Platform, bugün zirvesi 1.100 metreye (3.609 fit) ulaşan bir paleoada olan “El Yunque Adası”ndan geriye kalanları çevreliyor. El Yunque, Hato Puerco adlı eski bir süper volkan kalıntısıdır. Volkan, 145 ila 66 milyon yıl önceki Kretase döneminde bölgenin en büyük ve en aktif volkanlarından biriydi.

Günümüze hızlı ileri sar

LiDAR (Işık Tespiti ve Menzil Mesafeleri ölçmek için darbeli lazer şeklinde ışık kullanan bir yöntem) ile bilim adamları, Luquillo’nun uzun zaman önceki kıyı şeridinde orman yüksekliğinde 10 metrelik (33 fit) ani bir düşüş keşfettiler. sadece sert kuvars diyoritten oluşan kayaların olduğu yerlerde. Orada topraklar sığdır ve ağaçlar bir tutunma yeri bulmakta ve besin bulmakta güçlük çekerler; bu nedenle o kadar yüksek büyümezler.

Araştırmacılar ayrıca, bir nehrin eğiminde keskin değişikliklerin olduğu alanların, orman bileşimindeki değişikliklerin gerçekleştiği yerler olduğunu da buldular. Alttaki ana kaya türü tarafından kısmen kontrol edilen, eşik noktalarının üstündeki ve altındaki topraklardaki besinler, bilim adamlarının gözlemlediği farklı orman yüksekliklerinin cevabı olabilir.

Uriarte, “Bulgu, Luquillo Dağları’nın orman ekosisteminin yapılandırılmasında jeolojinin rolüne ilişkin yeni bir anlayışa yol açtı” diyor.

Kaplan, “Bu, tropik orman yapısıyla bağlantılı ana kayanın ilk örneği. Bu sonuçlar, CZO ve LTER biliminin arayüzünde ortaya çıkan sinerjilerin yalnızca başlangıcı.”

Eski kıyı şeritlerini günümüz ormanlarıyla ilişkilendirmek için saha kampanyası

Bilim adamları bir sonraki soruyu cevaplamak için bir saha kampanyası başlattılar: Luquillo’nun orman yüksekliğindeki ani değişikliklere hangi faktörler katkıda bulunuyor? Ağaç türlerinin bileşimindeki bir değişiklik bir cevap olabilir.

Araştırmacılar, eski kıyı şeridinden daha yüksek ve alçak kotlarda yaşayan ağaç topluluklarının farklı olup olmadığını ve sert kuvars diyoritin üzerinde yer alan yüksek rakımlı toprakların düşük doğurganlığı göz önüne alındığında, alçak rakımlı türlerin yokuş yukarı göç edip edemeyeceğini belirliyorlar.

Uriarte, “Bu önemli çünkü iklim değişikliğinin bir sonucu olarak tropikal sıradağlarda bitki türlerinin hızlı yokuş yukarı göçleri oluyor” diyor. Alçak rakımlarda hava ısındığında, bitkiler ve hayvanlar daha yüksek, daha soğuk noktalara taşınmaya başlar.

Willenbring, “Üzerinde tropik dağ ormanlarının yetiştiği topraklar, ağaçların bu ormanları oluşturmasında güçlü bir rol oynuyorsa, jeoloji, ısınmaya yanıt olarak türlerin veya tüm topluluk göçlerinin daha yüksek rakımlara yansıtılmasında bir karmaşıklık katmanı ekler.”

Luquillo saha kampanyası, uzaktan algılamaya odaklanıyor ve ABD Enerji Bakanlığı ve NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden ortaklarla yürütülüyor. Sonuçlar, tüm dağdaki ağaç türlerinin tanımlanmasına yol açacaktır.

Kaplan, Yuretich ve diğer bilim adamları, bulguların orman ekosistemlerinin yönetimi ve korunmasında ve değişen bir dünyada tropikal ormanların geleceğini tahmin etmede önemli olacağını söylüyor.