I Brasilien har man over de seneste 100 år set, hvordan frøene på én bestemt palmeart er skrumpet. Ikke på grund af klimaet, men på grund af færre tukaner.
De store tukaner, der førhen var talrige, spiste palmernes frø og transporterede dem milevidt med deres fugleklatter. Men nu har jægerne i landet tyndet ud i tukanpopulationen.
Da tukaner er blevet færre, er evolutionen trådt til for at finde en løsning og sikre træets overlevelse. Træets frø blev mindre i størrelsen, så mindre fugle nu kunne spise og sprede dem.
I et nyt dansk-amerikansk studie har forskere undersøgt dette sammenspil mellem frø og dyreliv på stor skala gennem de sidste 66 millioner år - helt tilbage til dinosaurernes tid.
»Vores studie bidrager med en mere mekanistisk forståelse af dyrs rolle i økosystemer, både som et resultat af evolution, men også som en kraft, der kan drive evolutionen hos andre organismer,« siger Jeppe Aagaard Kristensen, der er adjunkt på Institut for Biologi - Økoinformatik og Biodiversitet på Aarhus Universitet og medforfatter til det nye studie, til Videnskab.dk.
De store pattedyr og dinosaurer kan nemlig have haft en afgørende indflydelse på frugter og frøers udvikling og størrelse, lyder det fra forskerne.
Når de store dyr er til stede, skrumper frugter og frø. Når de er fraværende, bliver kampen om lys den dominerende evolutionære drift, og store frø får en fordel.
De naturlige ingeniører dominerede i skoven
For mere end 66 millioner år siden traskede store dinosaurer rundt i de tropiske regnskove og fungerede som en slags ingeniører eller naturforvaltere af økosystemet. De væltede træer, spiste planter og trampede på buske.
Det var alt sammen med til at skabe variation og huller i den tætte regnskov, hvor lyset kunne nå ned i skovbunden. I en lys skovbund kan træernes frø nemmere vokse op af jorden og begynde at lave fotosyntese.
Men da kæmpedinosaurerne uddøde for cirka 66 millioner år siden, voksede skovene sig tættere. Der var færre lysninger og dermed mindre lys, der nåede ned i skovbunden.
I løbet af de næste 10-15 millioner år kom det til at betyde, at nye træarter med større frø og frugter vandt frem i de tropiske skove. De er nemlig mere modstandsdygtige end de mindre, når der er mangel på lys.
»Når du har højere lysniveau, kan det ikke betale sig at lave store frø,« siger Jeppe Aagaard Kristensen og forklarer:
»Grunden til, at træerne begynder at lave større frø, er for at give frøet en madpakke med hjemmefra til sin start. Det gør de små træer i stand til at vokse de første 30-40 centimeter op af jorden, før de behøver energi fra sollyset,« siger han.
\ Frugter og frøs funktion i skoven
Frugters funktion:
- Frugter er udviklet til at beskytte frø og tiltrække dyr, der kan sprede dem.
- De indeholder næring, som gør dem attraktive for frugtædende dyr.
- Deres store frø kan nemmere spire i skyggen fra de høje træer og planter i regnskoven og har dermed en fordel over for planter med mindre frø, når der skal konkurreres om det sparsomme lys i en mørk skovbund.
Dyrs rolle i frøspredning:
- Fugle og pattedyr spiser frugter og spreder frø via deres afføring.
- Store dyr kan spise større frø end mindre dyr og kan transportere frø over længere afstande, hvilket fremmer træerne med de største frø.
- Hvis store dyr forsvinder - for eksempel på grund af jagt eller skovfældning – mangler der frøspredere til de største træer, og der vil fremme væksten af planter med mindre frø, som kan spredes af mindre dyr.
Økologisk balance:
- Regnskovens træer og frugtædende dyr er afhængige af hinanden for at opretholde biodiversiteten.
- Ændringer i dyrebestanden kan påvirke skovens sammensætning og genoprettelse.
Kilde: Jeppe Aagaard Kristensen.
Store pattedyrene spiser frugter og spreder dem
De største dinosaurer var planteædere. De var slet ikke interesserede i de frugter, der hang på træerne på deres tid.
»De små frø og frugter i kridttiden var ikke et tilstrækkeligt attraktivt måltid at gå efter for et kæmpedyr, der krævede enorme mængder mad,« siger Jeppe Aagaard Kristensen og forklarer, at frugter derfor generelt var et mere sjældent syn på dinosaurernes tid.
Men med dinosaurerne borte bliver frugterne store, og derfor også attraktive som føde for mange pattedyr. Selv de helt store pattedyr på omkring 6.000 kilo - det kunne være elefantens forfædre - blev for omkring 35 millioner år siden interesserede i frugterne.
Som udgangspunkt er det en win-win-situation for både træerne og de store pattedyr. De store pattedyr kan spise de store, lækre frugter og få næring. Træernes frø bliver transporteret i dyrets maven, indtil den kommer ud med afføringen flere kilometer væk.
»Men dyrene er også en slags bulldozere, der åbner skoven og øger lystilgængeligheden, hvor de færdes, hvilket favoriserer de planter, der laver mange små frø frem for store,« forklarer Jeppe Aagaard Kristensen.
De store pattedyr får altså samme funktion som de store dinosaurer, når de kommer op i den høje vægtklasse. Det giver dem en form for dobbeltrolle, forklarer han.
På den ene side fremmer de væksten af store frugter ved at spise dem fra træerne og med deres afføring transportere frøene til potentielt et mere åbent landskab langt fra de selvsamme træer.
På den anden side bliver de store pattedyr så store på dette tidspunkt, at de får samme funktion som dinosaurerne. De vælter træer, tramper på buske og urter, hvilket derfor bremser behovet for at lave store frugter og frø, da der er mere lys i skovbunden igen.
Model for de sidste 66 millioner år
Hele den lange udvikling over de mange millioner af år har forskerne i det nye studie udregnet ved at programmere en computermodel, der er baseret på relativt simple økologiske sammenhænge.
Modellen er fordret med data om frøstrørrelsen og dyrestørrelser fra forskellige tidsperioder, som man kender fra fossiler helt tilbage til dinosaurernes tid. Lysniveauer og tilgængelighed af næringsstoffer har forskerne estimeret ud fra koncentrationer og isotopsammensætninger i fossileret plantemateriale.
Det er dog ikke alle informationer fra de gamle skove, som er tilgængelige uden en tidsmaskine. Modellens antagelser om, hvordan planter og dyr interagerer og påvirker hinanden, er i høj grad baseret på viden fra nutidige økosystemer.
»Når man formulerer matematik på baggrund af, hvordan moderne økosystemer fungerer, og fodrer det med data fra fortiden, så er det spændende, om der kommer meningsfulde resultater ud, eller om det er rent nonsens,« siger Jeppe Aagaard Kristensen.
Men da forskerne så, at deres model korrekt forudsagde, hvordan frø- og dyrestørrelser udviklede sig over tid samt deres maksimale størrelser, bekræftede det, at de økologiske regler, modellen er bygget op af, er gyldige på tværs Jordens historie, forklarer Jeppe Aagaard Kristensen.
Dermed kan modelleringsstudiet bruges til at lave hypoteser om pattedyrenes rolle i økosystemets udvikling efter dinosaurernes uddøen, som længe har været et mysterium blandt forskere.
Den betragtning er Jakob Vinther enig i. Han er lektor i evolution ved University of Bristol i England og mener, at studiet er et »godt indspark til debatten om, hvordan dyr, planter og økosystemer påvirker hinanden«.
Han mener, at der er brug for den her slags studier for at kunne bekræfte, om de hypoteser, forskerne har, rent faktisk kunne have hold i virkeligheden.
Svært at oversætte til moderne tid
I dag mangler vi store naturlige ingeniører i skovene omkring, og den problematik taler studiet ind i.
Gennem de seneste 50.000 år er eksempelvis mammutten og andre store dyr blevet udryddet. Ud fra forskernes model giver det to fremtidsscenarier. I det ene holder mennesker landskaberne åbne, og i det andet gør vi ikke.
I scenariet, hvor mennesker holder landskaberne åbne for eksempel med træfældning, men uden at være effektive frøspredere, forudsiger modellen, at den gennemsnitlige frøstørrelse reduceres med cirka 60 procent.
Stopper vi mennesker derimod med at holde landskaberne åbne, forudsiger modellen en genstart af ’ræset mod lyset’, hvor store frøstørrelser igen vil have en fordel.
Men der er flere udfordringer forbundet med at oversætte studiets fund til nutiden, mener Jacob Heilmann-Clausen, der er lektor ved Institut for Biodiversitet på Københavns Universitet.
»Om tabet af store planteædere skulle føre til større frø hos træer og buske i dag, er jeg skeptisk overfor. I hvert fald er der mange andre ting, der også spiller ind,« siger han Videnskab.dk og fortsætter:
»Jeg vil generelt være forsigtig med at bruge det lange tidsperspektiv, de undersøger i studiet, og overføre viden derfra en-til-en til vores situation i dag.«
Selvom han finder, at studiet er meget spændende og åbner for nye forståelser af samspillet relation mellem dyrene, træernes frøstørrelser og økosystemernes dynamik op igennem evolutionen, er den relation mere rodet i dag.
Det er Jeppe Aagaard Kristensen helt enig i.
Hovedårsagen til, at billedet er mere rodet i dag, er på grund af mennesket, der agerer som en hyperingeniør i verdens økosystemer, som vi påvirker på en lang række måder.
Han mener, at vi på mange måder har overtaget dinosaurens rolle i økosystemet.
»At have evnen til at omskabe hele økosystemer kommer naturligvis med en forpligtelse til at bruge den ansvarsfuldt, og kun når det er nødvendigt,« slutter Jeppe Aagaard Kristensen.
