Sur cette photo de la canopée de la forêt tropicale humide au Panama, Handroanthus guayacan, l'objet d'une nouvelle étude Brown/UCLA, fleurit en jaune tandis que Jacaranda copaia a des fleurs bleues et Cavanillesia plantanifolia a des fruits roses. Profitant des changements annuels réguliers, comme la floraison et la fructification, a permis à l'écologiste de Brown Jim Kellner de suivre des arbres individuels dans le temps et de cartographier la répartition de certaines espèces sur une vaste zone. Crédit :Jonathan Dandois et Helene Muller-Landau/Smithsonian Tropical Research Institute.
Travailler avec la technologie d'imagerie satellitaire haute résolution, des chercheurs de l'Université Brown et de l'Université de Californie, Los Angeles a découvert de nouveaux indices dans une question séculaire sur la raison pour laquelle les forêts tropicales sont si diversifiées sur le plan écologique.
En étudiant Handroanthus guayacan, une espèce d'arbre tropical commun, sur une période de 10 ans, ils ont constaté que la population d'arbres augmentait principalement dans les endroits où l'arbre est rare, plutôt que dans des endroits où il est courant.
"Il y a plus d'espèces d'arbres vivant dans une zone à peine plus grande que quelques terrains de football au Panama que dans toute l'Amérique du Nord au nord du Mexique réunies, " a déclaré Jim Kellner, premier auteur de l'article et professeur adjoint d'écologie et de biologie évolutive à Brown. "Comment est née cette diversité, et pourquoi il persiste dans le temps est un paradoxe qui défie les naturalistes depuis plus d'un siècle."
Jusqu'à maintenant.
« Le résultat de l'étude est qu'il y a une « rétroaction négative » sur la croissance de la population, " Kellner a dit, ce qui freine la croissance de la population dans les endroits où l'espèce est commune.
Les résultats confirment une prédiction des années 1970, qui a postulé que les forêts tropicales sont diverses parce que les ennemis naturels contrôlent les populations. Un ennemi pourrait être un mangeur de graines, un herbivore ou un agent pathogène, dit Kellner, qui est affilié à l'Institut de Brown pour l'environnement et la société.
Par exemple, considérez un chêne et un écureuil. L'écureuil mange des glands et préfère se nourrir là où les chênes sont abondants. Un gland solitaire au milieu d'un bosquet d'érables risque de passer inaperçu d'un écureuil, alors que beaucoup de glands dans une chênaie seront mangés. Si ce genre de comportement est répandu dans les forêts tropicales humides, cela pourrait empêcher les espèces de devenir trop communes, dit Kellner.
Des études antérieures ont montré que ce phénomène de rétroaction négative est vrai chez les jeunes arbres - graines, semis et gaules, mais les écologistes n'avaient pas été en mesure de déterminer si cela influençait les arbres adultes, la partie reproductrice des populations, il a dit.
« Il faut des décennies pour que les arbres deviennent reproducteurs dans les forêts tropicales, et le problème est aggravé par la rareté de chaque espèce, " a déclaré Kellner. "Nous avons constaté que pour cette espèce, il faudrait chercher environ 250 acres pour trouver un nouvel arbre adulte chaque année. »
Ce défi n'est pas réalisable à pied, mais la télédétection peut surmonter les défis de l'observation de vastes zones.
Kellner et co-auteur Stephen Hubbell, professeur d'écologie émérite à l'UCLA, utilisé des images satellites à haute résolution pour suivre des individus sur l'île de Barro Colorado, une île de six milles carrés au milieu du canal de Panama, plus de 10 ans. Ils ont cherché Handroanthus guayacan, un arbre de la forêt tropicale humide qui produit des fleurs jaune vif pendant quelques jours par an.
"En chronométrant l'acquisition d'images satellites avec la floraison saisonnière, nous avons pu identifier la plupart des adultes de cette espèce sur l'île, " a déclaré Kellner.
Ils ont trouvé 1, 006 arbres adultes. À partir de 2012 et en regardant en arrière sur la période d'étude de 10 ans, Kellner et Hubbell ont pu identifier quand de nouveaux arbres ont rejoint la population adulte pour la première fois. Ils ont utilisé des méthodes statistiques avancées pour s'assurer qu'ils identifiaient bien de nouveaux adultes et pas seulement des arbres qui avaient sauté une année de floraison ou avaient fleuri tôt ou tard.
Les chercheurs ont découvert que la rétroaction négative affectait l'abondance de nouveaux arbres adultes et qu'elle pouvait influencer la population de nouveaux arbres adultes dans une zone de près de 100 terrains de football. Cela contraste avec les études antérieures sur les arbres juvéniles, qui ont trouvé que les effets des ennemis spécifiques à l'hôte sont généralement limités à de petites zones, dit Kellner.
Pour confirmer l'emplacement des arbres à partir des données satellitaires, ils se sont rendus sur l'île et ont trouvé indépendamment 123 arbres adultes de la même espèce. Parmi ceux-ci, 89 pour cent avaient été détectés dans les images haute résolution, suggérant que leurs données sont un recensement presque complet de l'espèce.
Kellner a déclaré que les implications pourraient être larges.
"Je ne peux pas penser à une idée en écologie qui soit plus importante que la dynamique des populations, ", a-t-il déclaré. "C'est important pour tout, des permis de pêche à la prévision des épidémies."
La recherche a été publiée lundi, 15 octobre dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .
