Bu makalede, yeni modelleme çalışmalarının, doğanın niş temelli ekolojik teorinin öngördüğünden daha çeşitli olduğunu gösterdiğini anlatacağız. Bu, türlerin çeşitliliğinin ve bir ekosistem içindeki etkileşimlerinin yalnızca bireysel rolleri veya nişleri tarafından belirlenmediği, başka faktörlerin de devrede olduğu anlamına gelmektedir. Bu faktörlerden biri de türlerin yaşam öyküleridir. Yaşam öyküsü, bir türün yaşam süresi, üreme oranı, büyüme hızı gibi özelliklerini ifade eder. Bu çalışma, yaşam öykülerinin, görünüşte başa baş rekabet içinde olması gereken türlerin, bir ekosistemi paylaşabileceklerini bulmuştur. Bu bulgu, biyolojik çeşitliliğin nasıl ortaya çıktığını ve neden devam ettiğini anlamak için yeni bir bakış açısı sunmaktadır.
Saha ekologları, gezegenin en yoğun şekilde incelenen orman parçalarından biri olan Barro Colorado Adası’ndaki (Panama) ormanlık 15 kilometrekarelik alanda ağaç çeşitliliğini niceliksel olarak belirlemek için 40 yıldan uzun bir süre önce bir araştırma başlattılar. Gövde çapı 1 cm’den büyük olan tüm ağaçları saydılar ve taksonomik olarak tanımladılar. Gövde çaplarını ölçtüler ve her bir ağacın biyokütle değerini tahmin ettiler. Ağaçları ve fidanları inceleyerek elde ettikleri sonuçları büyük veri tabanlarında kaydettiler.
Zamanla biriken veriler incelendiğinde tuhaf bir şey fark edildi. Alandaki ağaç çeşitliliği şaşırtıcıydı. Ancak ağaçların bu türler arasındaki oransal dağılımı da son derece dengesizdi; ağaçların büyük bölümü yalnızca birkaç türe aitti. Bu, adadaki ağaç topluluğunun tür zenginliği ile tür bolluğu arasında bir uyumsuzluk olduğunu gösteriyordu. Tür zenginliği, bir alandaki farklı tür sayısını ifade ederken, tür bolluğu, her bir türün birey sayısını ifade eder. Adadaki ağaç topluluğunda, tür zenginliği yüksek ama tür bolluğu düşüktü. Bu, bazı türlerin diğerlerine göre çok daha yaygın olduğu anlamına geliyordu.
İlk çalışmaların ardından, bu heterojen model, küresel ölçekteki ekosistemlerde, özellikle tropikal yağmur ormanlarında yaygın biçimde gözlemlenir. Barro Colorado çalışmalarına katkıda bulunan Los Angeles Kaliforniya Üniversitesi’nden ekolog Stephen Hubbell, Amazon’daki ağaç topluluğunun da benzer bir heterojen dağılıma sahip olduğunu, türlerin %2’den az bir kısmı sayısal olarak tüm ağaçların yarısını oluştururken geri kalan türlerin çok düşük bollukta olduğu tahmin etmektedir.
Bu yüksek biyolojik çeşitlilik, ekolojinin önde gelen bir teorisinin tahminlerine ters düşmektedir. Bu teori, bir ekosistemdeki her nişin veya rolün, bir tür tarafından işgal edilmesi gerektiğini savunmaktadır. Niş teorisi, ekologların gözlemlediği tüm türlerin istikrarlı bir şekilde var olabilmesi için yeterli niş bulunmadığını ileri sürmektedir. Benzer türler arasındaki niş rekabeti, nadir olan türlerin rekabet gücünü kaybederek yok olmasına neden olmalıydı.
2001 yılında yayınlanan bir çalışmada, Barro Colorado Adası’ndaki paradoksal biçimde yüksek biyolojik çeşitlilik, Hubbell’ı çığır açan ekolojinin nötr teorisini önermeye itti. Geleneksel ekoloji teorisi, türler arasındaki niş rekabetini vurguluyordu. Ancak Hubbell, türlerin bu denklemde gerçekten önemli olmayabileceğini, çünkü bireylerin kendi türlerinin üyeleriyle de kaynaklar için rekabet ettiklerini belirtti. Ekosistemlerdeki çeşitlilik desenlerinin büyük ölçüde rastgele süreçlerin ürünleri olabileceğini öne sürdü.
Biyolojik çeşitlilikle ilgili bir teori olmasına rağmen, Hubbell’ın nötr teorisi cılızdı. Yaşam süreleri, beslenme özellikleri ve bir türü diğerinden ayıran diğer detayları göz ardı ediyordu. Teoriye dayanan modellerde, teorik bir ekosistemdeki her birey aynıdır. Model çalışmaya başladığında, ekosistem rastlantısal olarak evrimleşir, bireyler rastgele birbirlerini rekabet ederek ve yer değiştirerek yaşarlar. Teori, ekolojiye tür temelli yaklaşımlarla tamamen çelişiyordu ve çok mantıksız göründüğü için ekologlar arasında hararetli tartışmalara neden oldu.
Yine de şaşırtıcı bir şekilde, nötr modellerdeki rastgelelik ilerledikçe, Hubbell ve meslektaşlarının Barro Colorado Adası’ndaki verilerinde gördükleri ve başka yerlerde gözlenen temel özellikleri yeniden ürettiler. Neredeyse hiçbir farklılığı kabul etmeyen bu modellemede, gerçek dünyanın parıltıları var.
Modellerle gerçeklik arasındaki bu gerginlik, O’Dwyer’ı uzun zamandır ilgilendiriyordu. Nötr teori neden bu kadar iyi işliyordu? Türlerin işlevleri hakkında bilgi ekleyerek daha gerçekçi görünen sonuçlar elde etmenin bir yolu var mıydı?
O’Dwyer’a göre, nötr modelleri cazip kılan şeylerden biri, birçok canlı arasında gerçekten derin evrenselliğin olmasıdır. Hayvan türleri aynı olmasa da, örneğin dolaşım sistemi düzeyinde oldukça benzerdirler. Fizyoloji ile ilgili aynı rakamlar, hayvanlarda ve bitkilerde tekrar tekrar ortaya çıkar, belki de ortak evrimsel tarihlerinin sınırlamalarını yansıtır.
Altta yatan düzenin işaretleri göz önüne alındığında, O’Dwyer, organizmaların yaşam biçimlerinin bazı detaylarının, türlerin rekabet edip evrimsel süreçte hayatta kalmasını belirlemede diğerlerinden daha önemli olup olmadığını merak etti. Yine metabolizmadan bahsedelim: Bir ekosistem, sakinlerinin metabolizmalarının bir ifadesi olarak değerlendirilebilirse, organizmanın boyutları özel ve önemli belirteçtir. Bir bireyin boyutu, zaman içindeki kaderini modellemek için onun beslenmesi veya tür kimliği hakkındaki diğer birçok detaydan daha yararlı olabilir.
O’Dwyer, Jops’un lisansüstü öğrenci olarak laboratuvarına katıldığında, bu soruyu araştırmasına yardımcı olabilecek birini bulduğunun farkındaydı. Jops daha önce, yaşam öyküleri kullanan modellerin, hassas bir bitki türünün hayatta kalıp kalmayacağını veya yok olma yolunda olup olmadığını tahmin edip edemeyeceğini incelemişti. Birlikte, yaşam öyküsü ile rekabetin karşılaştırıldığında neler olduğunu tanımlayacak matematiği oluşturmaya başladılar.
Jops ve O’Dwyer’ın modelinde, nötr modellerde olduğu gibi, stokastisite – rastgele faktörlerin türler arasındaki belirleyici etkileşimleri üzerindeki etkisi – önemlidir. Ancak türlerin yaşam öyküleri, bu rastlantısallığın etkilerini artırabilir veya azaltabilir. “Yaşam öyküsü, demografik gürültünün işlediği bir tür mercektir,” diyor O’Dwyer.
Araştırmacılar, her bir simüle edilmiş bireyi yaşam döngüsüne göre değerlendirdiklerinde, bazı türlerin aynı kaynaklar için rekabet etmelerine rağmen uzun süre bir arada var olabildiklerini buldular. Bu durumu açıklamak için sayılara daha yakından baktıklarında, Jops ve O’Dwyer, etkin popülasyon büyüklüğü adı verilen karmaşık bir terimin, türler arasında var olabilecek bir tür tamamlayıcılığı tanımlamak için yararlı olduğunu gördüler. Bu terim, bir türün yaşam döngüsünün bir noktasında yüksek ölüm oranına, diğer bir noktasında düşük ölüm oranına sahip olabileceğini, tamamlayıcı bir türün ise ilk noktada düşük, ikinci noktada yüksek ölüm oranına sahip olabileceğini kapsıyordu. Bu terim iki tür için ne kadar benzerse, o çiftin alan ve besin için rekabet etmesine rağmen bir arada yaşama olasılığı o kadar yüksekti.
• Ekolojik niş teorisi: Bu teori, bir ekosistemdeki her nişin veya rolün, kaynak kullanımı ve çevresel koşullar açısından en uygun olan bir tür tarafından doldurulması gerektiğini varsayar. Bu teoriye göre, eşitsiz dağılım, türler arasındaki niş rekabetinin ve farklılaşmanın bir sonucudur. Benzer türler arasındaki rekabet baskısı, nadir olan türlerin rekabet gücünü kaybederek yok olmasına neden olabilir.
O’Dwyer, “Demografik gürültüyü aynı genlikte yaşıyorlar, uzun süre birlikte yaşamalarının anahtarı da bu.” dedi.
Araştırmacılar, benzer örüntülerin gerçek dünyada da geçerli olup olmadığını merak ettiler. Binlerce bitki, mantar ve bakteri türüne ait detayların çeşitli çalışma ve kaynaklardan toplandığı COMPADRE veritabanından yararlandılar ve aynı araştırma alanlarında bir arada yaşayan çok yıllık bitkilere odaklandılar. Modelin öngördüğü gibi, bir arada yaşayan bitki türlerinin yaşam öykülerinin yakından eşleştiğini keşfettiler. Aynı ekosistemde yaşayan tür çiftleri, rastgele seçilen tür çiftlerinden daha tamamlayıcı olma eğilimindedir.
Bu bulgular, rekabet halindeki türlerin, farklı nişlere başvurmadan bir arada nasıl iyi işleyebileceğine dair ipuçları sunuyor, diyor Teksas Üniversitesi, Austin’de biyoloji profesörü olan Annette Ostling.• Ekolojinin nötr teorisi: Bu teori, türlerin yaşam ve etkileşim biçimlerini göz ardı eder ve ekosistemlerdeki çeşitlilik desenlerinin büyük ölçüde rastgele süreçlerin ürünleri olduğunu öne sürer. Bu teoriye göre, eşitsiz dağılım, bireyler arasındaki rastgele rekabet ve yer değiştirme ile ortaya çıkar. Türlerin yaşam öyküleri, bu rastlantısallığın etkilerini artırabilir veya azaltabilir.
İngiltere’de Leeds Üniversitesi’nde ekoloji profesörü olan William Kunin’e göre, bu makale, doğal dünyanın, tüm karmaşıklığına rağmen, neden nötr bir modele benzeyebileceğine dair bir neden öneriyor: Ekolojik süreçler, birbirlerini iptal edebilecek bir yola sahip olabilir, böylece sonsuz çeşitlilik gibi görünen şey, “ortaya çıkan nötralite” olarak tanımladığı basit bir sonuca sahip olabilir. Hubbell ise çalışmasının genişletilmesini takdir ediyor. “Nötr teori üzerine inşa etmeyi umduğum şeyin bir örneği. Ama çeşitliliği gerçekten anlamak için sadece küçük bir adım,” diyor.
• Yaşam öyküsü teorisi: Bu teori, türlerin yaşam öykülerinin, yani yaşam süreleri, üreme oranları, büyüme hızları gibi özelliklerinin, ekosistemdeki bolluk ve dağılımlarını etkilediğini savunur. Bu teoriye göre, eşitsiz dağılım, türlerin yaşam öykülerinin farklı ekolojik koşullara nasıl uyum sağladığını yansıtır. Bazı türler daha geniş bir habitat aralığına sahip olabilir veya daha hızlı yayılabilir.
Kaynaklar
- Jops, K., & O’Dwyer, J. P. (2012). Environmental correlates of tree species distributions vary among age classes in a northern temperate forest. Plant Ecology, 213(11), 1621–1632. https://doi.org/10.1007/s11258-012-0117-2
- Rosindell J., Harmon L.J., Etienne R.S. (2018) Ecological causes of uneven diversification and richness in the tree of life. bioRxiv 504803; doi: https://doi.org/10.1101/504803
