개요
생태학자에게 열대 우림은 많은 수수께끼를 안고 있습니다. XNUMX헥타르에는 수백 종의 나무가 자랄 수 있는데, 이는 극지방에 가까운 숲보다 훨씬 더 많은 수입니다. 어쩐지 이 종들은 어지러울 정도로 풍부하게 공존하여 자연주의자와 생태학자들이 가끔 지적했듯이 열대 우림에서도 느낄 수 있습니다. 식물원처럼, 모든 식물이 새로운 것입니다.
이렇게 많은 종들이 빽빽하게 모여들려면 매우 특별한 균형을 이루며 공존해야 합니다. 진화는 단일 종이 너무 공격적으로 번성하는 상황을 선호하지 않고, 대신 유기체가 자신이 아닌 다른 종에 둘러싸여 있는 상황을 선호하는 것 같습니다. 종들이 어떻게 분포하고, 경쟁하고, 서로 영향을 미치는지에 대해 이해된 사실과 이러한 사실을 비교하는 것은 어려운 일입니다.
이러한 놀라운 다양성을 연구하기 위해 몇 년 전 과학자들은 수십 년에 걸쳐 모든 나무의 위치와 상태를 기록하고 추적할 수 있는 숲 부지를 만들기 시작했습니다. 파나마의 바로 콜로라도 섬(BCI)에 있는 가장 초기의 그러한 부지 중 하나는 폭 500m, 길이 1,000m(축구장 약 70개 면적)에 300종이 넘는 종을 포함하고 있습니다. 1980년 이래로 전 세계의 연구자들은 그 주민들에 대한 상세한 기록을 면밀히 조사해 왔습니다.
안에 최근에 출판 된 논문 in 과학, 텍사스 대학교 오스틴 연구원은 여러 분포 시나리오를 모델링하고 이를 BCI 데이터와 비교했습니다. 그들은 바람이나 새와 다른 야생동물에 의한 씨앗의 분산 패턴과 더 무작위적인 과정이 숲에 있는 성목의 분포를 설명하기에 충분하지 않다는 것을 발견했습니다. 그들은 이것이 "종별 반발", 즉 부모 나무 바로 주변의 환경이 그 나무의 자손에게 특히 적대적이기 때문에 같은 종의 나무들이 자연스럽게 간격을 두게 된다는 오랜 이론의 증거라고 제안합니다.
나무를 위한 사회적 거리두기
공식적으로 동종 음밀도 의존성(CNDD)으로 알려진 이러한 반발 개념은 생태학자인 Daniel Janzen과 Joseph Connell이 독립적으로 한 종을 선택적으로 잡아먹는 곤충, 초식 동물 및 병원균이 성충 주변 영역을 만들 수 있다고 제안한 1970년대로 거슬러 올라갑니다. 씨앗 때문에 위험한 나무. 다른 종은 해당 지역에서 효과적으로 자라는 것을 방지할 수는 없지만 성목의 캐노피 아래 햇빛이 부족한 것과 같은 비특이적인 문제로 인해 여전히 제한을 받습니다. 결과적으로 한 종의 성목은 서로 일종의 최소 "사회적 거리"를 유지하는 경향이 있습니다.
최근 수십 년 동안 주로 묘목을 대상으로 한 테스트는 CNDD에 대한 지원을 제공한다고 말했습니다. 마이클 칼류즈니, 오스틴에 있는 텍사스 대학에서 박사후 연구원으로 일한 새 논문의 주 저자는 현재 예루살렘 히브리 대학에서 연구실을 시작하게 되었습니다. 씨앗은 관련 없는 나무 근처의 토양에서 자라는 것처럼 부모 나무 근처에서 채취한 토양에서는 잘 자라지 않는 경우가 많습니다.
그러나 BCI 데이터를 대략적으로 살펴보면 해당 숲의 다 자란 나무가 서로 반발하지 않는 것 같습니다. 대신, 나무들이 모여서 줄거리 전체에 걸쳐 동일한 종의 느슨한 그룹을 형성합니다.
Kalyuzhny와 Kalyuzhny가 작업하는 연구실을 이끄는 지역 사회 생태학자인 Annette Ostling은 관찰된 나무 분포를 설명할 수 있는 다양한 시나리오를 모델링하고 숲에서 CNDD의 역할을 모호하게 만드는 것이 있는지 알아보기 시작했습니다.
우연만으로는 답이 될 수 없었습니다. 나무가 무작위로 간격을 두고 있는 널 모델을 실행하면 종의 성목이 너무 퍼질 것입니다.
그래서 연구자들은 바람이나 새, 다른 생물에 의한 씨앗 분산 효과를 모델에 도입했습니다. BCI의 Helene Muller-Landau와 그녀의 협력자들은 씨앗이 숲 바닥으로 표류할 때 씨앗을 포획하는 그물을 사용하여 50헥타르 규모의 부지 내에서 씨앗이 출처에서 얼마나 멀리 이동할 수 있는지 추정했습니다. 씨앗을 정기적으로 수집하고 부모와의 거리를 계산합니다. Kalyuzhny와 그의 동료들은 그 데이터를 활용하여 분산 제한에 의해서만 형성된 나무 배열을 모델링했습니다.
개요
그러나 그 모델은 너무 촘촘하게 뭉쳐진 나무를 만들어냈습니다. 분산 제한에 의해 생성된 분포에 무언가 작용하여 나무가 퍼지는 것처럼 보였습니다. “무언가가 이러한 반발력을 만들고 있습니다. 그리고 우리는 CNDD 외에 다른 것을 생각할 수 없습니다”라고 Kalyuzhny는 말했습니다.
연구자들은 반발력이 얼마나 구체적인지, 즉 나무가 다른 종보다 자신의 종 근처에 있는 것이 얼마나 더 나쁜지 계산했을 때 관찰된 패턴을 생성하려면 나무가 상당히 강해야 한다는 것을 발견했습니다. 이는 Janzen과 Connell의 아이디어의 핵심 사항을 확인시켜주었습니다. "CNDD를 만드는 것은 무엇이든 종에 따라 달라야 합니다"라고 Kalyuzhny는 말했습니다.
희귀 사건의 중요성
열대 나무 분포를 연구하는 이론 생태학자이자 싱가포르 국립 대학교 교수인 Ryan Chisholm은 Kalyuzhny의 발견이 CNDD에 대한 이전 연구와 일치한다는 데 동의합니다. 그러나 그는 모델이 분산 메커니즘이 종자를 얼마나 멀리 퍼뜨릴 수 있는지를 과소평가하고 있을 수 있다고 제안합니다. 예를 들어, 광범위하게 확산되는 이벤트가 드물다면 종자 트랩 데이터에서 확인하기 어려울 수 있습니다. 그리고 연구자들이 생각하는 것보다 씨앗이 더 멀리 운반된다면, 반발할 필요 없이 숲에 나무 덩어리가 더 많이 퍼져 있는 이유가 될 수 있습니다.
Chisholm은 "여기서 그들이 말하는 것은 분산 제한 모델에 따르면 그들이 관찰하는 패턴이 불가능하다는 것입니다."라고 말했습니다. “우리는 아직 그런 말을 할 만큼 지식이 부족하다고 말하고 싶습니다.”
희귀한 사건은 모든 종류의 종의 확산에 중요했습니다. 예를 들어 원숭이는 아프리카에서 식물 뗏목을 타고 아메리카 대륙에 도착한 것으로 생각되지만, 그럼에도 불구하고 심각한 결과를 가져온 엄청나게 가능성이 없는 사건입니다. Chisholm은 “때때로 씨앗을 아주 멀리 운반하거나 바람에 휩쓸려 모험을 떠나는 새 한 마리를 얻게 될 것입니다.”라고 말했습니다. 그는 종자 분포의 끝에 매우 두꺼운 꼬리가 있는 것 같다고 지적합니다. 이는 비전문가가 생각하는 종형 곡선이 아니며 우리는 아직 그 모양을 충분히 알지 못한다고 지적합니다.
그는 우리가 종자 분포에 대한 곡선의 모양을 아직 충분히 알지 못한다고 지적합니다. 이는 끝 부분에 매우 "두꺼운 꼬리"가 있는 것처럼 보이기 때문에 비전문가가 생각할 수 있는 것처럼 단순한 종형 곡선이 아닙니다.
생태학자들이 50헥타르보다 훨씬 더 큰 규모의 데이터를 갖고 있다면, 과학자들이 공중에서 나무 수를 셀 수 있는 새로운 조사 기술을 통해 약속된 데이터라면 새로운 비전이 나타날 수도 있습니다. 현재 볼 수 없는 패턴을 보는 것이 가능할 수 있으며, 이는 숲 배열에서 CNDD 및 종자 분산 제한의 역할에 대한 이해를 바꿀 수 있습니다. Chisholm은 "50헥타르의 부지를 바라보는 이 시대는 마치 허블 망원경에 비해 휴대용 망원경처럼 매우 기묘하게 보일 것"이라고 말했습니다.
현재 Kalyuzhny와 동료들은 어떤 패턴이 나타나는지 알아보기 위해 전 세계의 다른 연구 플롯에 대해 유사한 분석을 수행할 계획입니다. 70 개 이상의 사이트 전 세계적으로 최대 50헥타르 규모의 부지를 보유하고 있으며 모두 BCI의 부지처럼 모니터링됩니다. 그들은 또한 CNDD의 범위를 조정하는 시뮬레이션을 실행했으며 상대적으로 짧은 거리에서의 반발조차도 숲 규모에 큰 영향을 미칠 수 있음을 발견했습니다.
Kalyuzhny는 “나는 이웃을 격퇴하고, 그들도 이웃을 격퇴하고, 그들도 이웃을 격퇴합니다”라고 Kalyuzhny는 소규모 행동에서 대규모 패턴이 어떻게 나타날 수 있는지 설명했습니다. "숲은 지저분한 수정이다."
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- 출처: https://www.quantamagazine.org/species-repulsion-enables-high-biodiversity-in-tropical-trees-20230913/
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