Otlak bozulması altında biyoçeşitlilik-çok işlevlilik ilişkisini neden önemsiyoruz?
Otlaklar Dünya'nın karasal yüzeyinin yaklaşık %40'ını kaplar ve yem üretimi, karbon tutumu ve toprağın korunması gibi hayati ekosistem işlevlerini sağlar. Ancak dünyadaki otlakların neredeyse yarısı, özellikle aşırı otlatma ve iklim değişikliği nedeniyle şu anda bozulmuş durumda. Yirmi yılı aşkın bir süredir Tibet Platosu'nda araştırma yapan ekibimiz, Tibet Alplerindeki otlaklarda yaygın bir bozulma gözlemledi; orta aşama en yaygın biçim olarak ortaya çıktı. Bu ilk elden deneyimler bizi otlak bozulmasının bu hassas ekosistemlerin yapısını ve işlevini nasıl etkilediğini araştırmaya zorladı.
Literatürden elde edilen bilgileri uzmanlar arasındaki tartışmalarla birleştirerek, otlakların bozulmasının ekosistem işleyişinde bir düşüşe yol açabileceğini ve bitki biyolojik çeşitliliği üzerinde derin bir etki yaratabileceğini fark ettik. Ekosistem işleyişindeki ve biyolojik çeşitlilikteki eş zamanlı değişimler, ekolojide temel bir kavramı akla getirdi: biyolojik çeşitlilik-ekosistem işleyişi (BEF) ilişkisi. Çok sayıda küçük ölçekli biyoçeşitlilik manipülasyon deneyi, biyoçeşitliliğin ekosistem işleyişinin sürdürülmesindeki merkezi rolünü ortaya koymuştur ve BEF ilişkisinin gücü farklı çevre koşulları altında değişebilmektedir. Bu bilgiye dayanarak ve Profesör Yuanhe Yang'ın Çin Bilimler Akademisi (IBCAS) Botanik Enstitüsü'ndeki araştırma grubu içindeki sayısız tartışmalar sonucunda bir soru yeniden gün yüzüne çıkmaya devam etti: “Ekosistemler bozulma yaşadığında, gerçek dünyada pozitif biyoçeşitlilik işleyen ilişkiler hala geçerli mi?” Üstelik BEF ilişkilerini, büyük ölçekli doğal ekosistemlerde daha az araştırılan yer üstü biyoçeşitliliğe kadar genişlettik. Spesifik olarak, yer üstü (bitkiler) ve yer altı (toprak mikropları) topluluklarının bozulmaya benzer şekilde tepki verip vermediğini ve bunların ekosistem işleyişine göreceli katkılarının çevresel stres altında değişip değişmediğini bilmek istedik. Tibet Platosu, bu bilgi boşluklarını gidermek için ideal bir doğal laboratuvar görevi gördü: dik çevresel eğimlere yayılan, açık bozulma mozaikleriyle iç içe geçmiş geniş dağ otlakları. Bu çalışma bir anlamda BEF ilişkilerinin çevresel değişime verdiği tepkileri araştırmaya yönelik büyük ölçekli bir “doğal deney” idi.
Tibet Platosu'ndaki manzara (kredi: Guanqin Wang)
2.600 kilometre boyunca biyolojik çeşitliliği ve çok işlevliliği nasıl keşfettik?
2021 ve 2022 yazlarında, IBCAS Örnekleme Ekibi (Prof. Yunfeng Peng, Dr. Xiaoxia Gao, Yaping Niu, Shiting Yao, Zan Wu, Qinlu Li ve Xuning Liu) Tibet Platosu boyunca 2.600 kilometrelik iddialı bir kesit araştırması başlattı. Her biri bozulmamış ve orta derecede bozulmuş, iklim ve topografya açısından uyumlu ancak bitki örtüsü ve toprak özellikleri bakımından farklı arazilerden oluşan 44 eşleştirilmiş alan oluşturduk. Çoğu bölge, havanın ince ve ultraviyole radyasyonun yoğun olduğu 4.000 m'nin üzerindeydi. Alplerdeki çayırlarda toprak burgularını, numune torbalarını ve soğutucuları taşımak günlük rutinimizin bir parçası haline geldi. Becerileri ve özverileri, uzun ve çoğu zaman zorlu yayla yolculuğumuz boyunca güvenliğimizi sağlayan saha sürücülerimiz Bin Zhou, Yuanchang Wu ve Jianmin Huo'ya derinden minnettarız. Büyük örnekleme iş yükü nedeniyle, zorlu koşullar altında toprak örnekleri toplamamıza yardımcı olan Jiyu Xu, Shixiong Zhang, Rou Sai, Cuoni Songqun, Duojie Sende ve Qiwei Zhu gibi yerel saha çalışanlarından da çok değerli yardımlar aldık. Onların çabaları bu geniş çaplı araştırmayı mümkün kıldı.
Saha araştırmaları ve örnekleme çalışması (Kaynak: Qinlu Li)
O saha günleri hem yorucu hem de unutulmazdı. Ancak her gün, Yayla'nın eşsiz ve nefes kesen manzaralarıyla süsleniyor, moralimizi her zaman yükselten bir manzaraydı. Platoda durmak, etrafı sonsuz Kobresia Delici mavi gökyüzünün altındaki çayırlarda, sık sık durup merak ettik: Ayaklarımızın altındaki görünmez mikrobiyal dünyalar bu bozulmaya nasıl tepki veriyor? Pekin'de saha çalışmasının coşkusu, yerini yüzlerce bitki örneğinin ayıklanması, binlerce toprak örneğinin analiz edilmesi ve milyonlarca DNA dizisinin işlenmesi dahil olmak üzere aylarca süren sabırlı ve titiz laboratuvar çalışmasına bıraktı. Sonra vahiy anı geldi. Verileri analiz etmeye başladığımızda beklenmedik bir model ortaya çıktı: Bozulmuş otlaklarda ekosistemin çok işlevliliği azaldı, ancak hem bitki zenginliği hem de toprağın biyolojik çeşitliliği arttı. İlk başta kendimizden şüphe ettik. Bu bir örnekleme eseri olabilir mi? Ancak tekrarlanan kontroller bu eğilimi doğruladı. Bu dönüm noktasıydı. Bozulmanın sadece “kayıp” değil, yeniden yapılanma anlamına geldiğini anladık. Baskın klonal türler zemin kaybettikçe, yeni ekolojik nişler açıldı ve bitkiler ile çeşitli mikrobiyal taksonların gelişmesine olanak tanıdı. Otlatma ve ayaklar altına alma, çevresel heterojenliği artırdı ve biyolojik çeşitliliği daha da artırdı.
Laboratuvar deneyleri (kaynak: Xuehui Feng)
Bu değişimlerin ekosistem işleyişini nasıl etkilediğini anlamak amacıyla bitki ve toprak biyotasının çok işlevliliğe göreceli katkılarını ölçmek için yapısal eşitlik modellemesini (SEM) kullandık. Sonuçlar çarpıcıydı: bozulmamış otlaklarda, çok işlevliliğin temelinde bitki zenginliği yatıyordu; Bozulmuş otlaklarda bu etki zayıflarken, topraktaki mikrobiyal çeşitlilik baskın etken haline geldi. Başka bir deyişle bozulma, çok işlevliliğin kontrolünü yer üstünden yer altı yaşamına aktardı. Bitki üretkenliği ve biyokütle girdileri azaldıkça ekosistemler, besin döngüsünü ve karbon dönüşümünü sürdürmek için mikrobiyal ayrıştırıcılara giderek daha fazla bağımlı hale geldi. Eş-oluşum ağ analizleri ayrıca bozulmanın mikroplar arasındaki olumlu etkileşimleri arttırdığını ileri sürdü; bu da bozulma altında ekosistemin işleyişini sürdürmenin anahtarının rekabetten ziyade işbirliği olduğunu ima etti. Bu bulgular hep birlikte, yeraltı biyoçeşitliliğinin orta düzeyde bozulma altında ekosistemin çok işlevliliğini sürdürmede önemli bir rol oynadığına dair ilk büyük ölçekli ampirik kanıtı sağlıyor. Ekosistem süreçlerinin bitki ağırlıklı kontrolden mikrop ağırlıklı kontrole doğru derin bir ekolojik değişimi vurguluyorlar ve etkili otlak restorasyonunun yalnızca bitki örtüsünün geri kazanılmasına değil, aynı zamanda toprak mikrobiyal topluluklarının korunmasına ve yeniden inşasına da odaklanması gerektiğini vurguluyorlar.
Çayır bozulmasının ekosistem işleyişi, biyolojik çeşitlilik ve biyolojik çeşitlilik-ekosistem çok işlevliliği ilişkisi üzerindeki etkileri (Resim: Xiaoxia Gao ve Yuxuan Bai)
Ne öğrendik ve bundan sonra nereye gideceğiz?
Bu çalışma bozulmaya bakış açımızı değiştirdi. Bu yalnızca aşağıya doğru giden bir çöküş yolu değil, aynı zamanda ekosistemin işleyişini kimin kontrol ettiğini yeniden şekillendiren bir yeniden birleşme sürecidir. Bize, stres altında bile hayatın çoğu zaman beklenmedik şekillerde yeniden organize olduğunu ve devam ettiğini öğretti. İleriye dönük olarak, mikrobiyal kontrole yönelik bu değişimin zaman içinde ve restorasyon sırasında devam edip etmediğini keşfetme konusunda istekliyiz. Besin edinme stratejileri, enzimatik potansiyeller ve etkileşim ağları gibi spesifik mikrobiyal özelliklerin ekosistem dayanıklılığına nasıl dönüştüğünü ortaya çıkarmak istiyoruz. Mikrobiyal özellikleri ekosistem sonuçlarıyla ilişkilendirerek, bozulmuş otlaklar için mikrop temelli restorasyon uygulamalarına rehberlik edebilecek mekanik bir anlayış oluşturmayı umuyoruz.
Kişisel olarak benim için bu yolculuk dönüştürücü oldu. Araştırma kariyerime başladığımda, büyük ölçekli ekolojik süreçlerin mikroskobik yaşamla nasıl bağlantılı olduğunu sık sık merak ediyordum. Tibet Platosu'nu kapsayan bu proje, laboratuvarda geçirilen sayısız saatler ve ilham veren mentorlarla işbirliği bana bu bağı sağladı. Bu çalışmanın yayınlanması Doğa Bitkileri bir son nokta değil, bir başlangıçtır. Köklerden mikroplara kadar biyolojik çeşitliliğin gezegenimizin ekosistemlerinin istikrarını nasıl koruduğunu keşfetmeye devam etme kararlılığımı güçlendiriyor.
Bir yanıt yazın