Biodiversiteten ændrer sig, når klimaet ændrer sig. Men hvilke arter overlever, og hvilke arter uddør. Det kaster en ny model over fortidens udvikling i biodiversitet lys over.
En international gruppe har brugt ti år på at simulere Sydamerikas biodiversitet, som den har udviklet sig gennem de seneste 800.000 år. Modellen har vist sig så umådeligt præcis, at resultaterne er blevet publiceret i det anerkendte tidsskrift Science og ventes at vække stor opsigt i forskerkredse over hele verden.
»Vi startede med at lægge én simuleret art ind, kørte modellen gennem 800.000 års viden om naturlovene og klimaet og endte med et billede af Sydamerika, som har en slående lighed med den fordeling af biodiversitet, som vi ser i dag. Så stor præcision har en model ikke haft tidligere,« fortæller Carsten Rahbek, professor på Center for Makroøkologi, Evolution og Klima, Københavns Universitet, og medforfatter på artiklen.
»Vi forventer, at en række videreudviklinger af denne model kan vise os ret præcist – artsmæssigt og geografisk - hvordan biodiversiteten i hele verden vil komme til at se ud i takt med ændringer i klimaet.«
Forskerne har således ikke indsamlet ny viden om den sydamerikanske natur, som har verdens rigeste biodiversitet, men har udelukkende holdt sig til den opbyggede teoretiske viden om arters opståen, udvikling, spredning, sameksistent og uddøen.
Det vil sige, at de så at sige byggede Sydamerikas biodiversitet op næsten fra ’scratch’ ved blot at sætte én simuleret art ind på det Sydamerikanske kontinent. Det var ikke forhåndsdefineret, om der var tale om fugl, fisk eller plante. Det var en ’art’.
»Vi antog, at fugle, insekter og til en vis grad også planter er underlagt de samme principper og generelt udvikler sig efter samme mønster,« siger Carsten Rahbek.
»Vi startede med at sige, at alle arter er tilpasset en bestemt type klima. Så kastede vi en tilfældig art ind et sted, og der, hvor den i sidste ende havner, bliver dens klimatiske niche – altså den type klima, den bedst kan lide,« forklarer han.
De fire naturlovsprocesser er:
1. Artsdannelser
Arter spreder sig og danner nye arter, som enten overlever eller uddør.
2. Flytninger
Der er en chance for, at en art kan flytte på 400-500 km, etablere sig og udbrede sig, hvis den når frem til et klima, der passer den. Ellers uddør den. Forandrer klimaet sig, kan den således flytte, tilpasse sig eller uddø.
3. Konkurrence mellem arter
Hvis arten spreder sig, og individer bliver isoleret fra hinanden, så vil genetisk drift, selektion og tilfældigheder skabe en ny art. Når disse arter på et tidspunkt begynder at sameksistere, kan der opstå konkurrence.
4. Uddøen
De arter, der ikke klarer skærene, uddør.
Som en femte komponent så forskerne på ’de små sandsynligheder’ for tilfældige hændelser, som er den vanskeligste faktor at arbejde med. Carsten Rahbek vurderer, at det er en af grundene til, at andre forskere hidtil har haft svært ved at få kabalen til at gå op.
Det kan være den lille sandsynlighed for, at en isbjørn ændrer kost, hvis der ikke er adgang til fisk, eller det kan være den lille sandsynlighed for, at en art kan vandre lidt længere eller overleve et sted, der ikke burde være muligt.
Det gik ikke lige godt hver gang.
»En af gangene, hvor vi havde kørt modellen, endte den med at have udslettet alt liv, når vi nåede frem til i dag. Det passede jo ikke helt med det billede, vi så, når vi kiggede ud af vinduet, så der var vi lige ved at opgave,« beretter Carsten Rahbek.
Artiklen fortsætter efter videoen
Men forskerne kom op på hesten igen og fik justeret modellerne – bl.a. kriterierne for de små sandsynligheder.
»Først tog vi en våd tommelfinger og sagde, at vi bygger denne lille sandsynlighed ind og kører modellen. Går den helt i sort, var det forkert, og så kalibrerer vi efter den. Men vi har kalibreret efter, at sandsynligheden skal kunne eksistere – ikke at den skulle have en bestemt størrelse for at være sikker på, at modellen kom til at passe i sidste ende,« understreger Carsten Rahbek.
Da Sydamerika endelig overlevede 800.000 år i programmet med stadig overlevende arter gennem otte istider og 1,6 millioner delprocesser på computeren, blev det endelig til et artsrigdomskort, som forskerne slutteligt sammenlignede med de empiriske kort af artsrigdom, der findes i dag.
»De to kort ligner hinanden rigtig godt,« konkluderer Carsten Rahbek.
At tidsperioden netop blev 800.000 år, skyldes, at det kun har været muligt at udvikle tilstrækkeligt præcise klimadata for denne tidsperiode.
Klimadataene, der fandtes, krævede endog større geografisk detaljegrad, end hvad der hidtil fandtes fra f.eks. iskerneboringer i Grøndland. Tre palæoklimatologer fik derfor opgaven med bid for bid at sammensætte de eksisterende klimamodeller med Sydamerikas topografi for at udarbejde en specifik model for Sydamerika.
»Vi ender ikke op med det præcise antal arter, som vi ser i dag i virkeligheden, men mønstrene passer. Vi ser flest arter i Andesbjergene, og havde vi kunnet køre processerne for de seneste 10 mio. år i stedet, ville vi nok ende tættere på det rigtige antal arter også,« vurderer Carsten Rahbek.
Især havde forskerne et stærkt fokus på Andesbjergene. Der er nemlig mindst dobbelt så stor biodiversitet i Andesbjergene sammenlignet med andre artsrige steder på jorden, f.eks. Amazonas regnskove.
»Vi så, at i bjergene er der stor sandsynlighed for isolation og dermed dannelse af nye arter. I troperne findes 90 procent af arterne i bjergene, men ingen har hidtil kunnet fortælle hvorfor. Det er lidt en hellig gral at opklare, og nu er vi kommet et lille stykke længere,« siger Carsten Rahbek.
Modellen giver mulighed for utallige videre forskningsprojekter, og professorens og hans kolleger har de første mange projekter i støbeskeen.
I øjeblikket skriver han på en stor ansøgning til EU for at opnå en bevilling, der skal gøre det muligt at videreudvikle modellen, så den kan bruges til meget præcise fremskrivninger af biodiversiteten, efterhånden som vi ser temperaturstigninger på kloden.
Modellen skal være dynamisk og dække hele verden. Det vil gøre det muligt at forudse, hvordan forskellige temperaturændringer påvirker biodiversiteten.
Når der er brug for en dynamisk model, skyldes det ikke mindst menneskets indblanding i naturens orden, som den første model ikke tager højde for.
»Vi har brug for at få lagt mennesket ind i modellen, for vi ødelægger langt mere for biodiversiteten, end klimaet i sig selv gør. Vi ødelægger arternes levesteder, f.eks. når vi fælder skove og opdyrke jordens økosystemer til landbrug. Det ændrer på den rendyrkede naturmodel i en grad, der gør, at vi ikke fremadrettet kan bruge den første model alene med dens fokus på jordens klima og naturlige processer,« siger Carsten Rahbek.
Alene det at få skabt grundlaget, så det dækker hele verden, er også en stor opgave.
»Lige nu har vi ikke den tidslige og rumlige opløselighed af klimadata for hele verden, som modellen kræver. Dem skal vi først have nogle palæoklimatologer til at udarbejde,« siger Carsten Rahbek.
Han understreger, at især de tropiske bjerge og ikke mindst Sydøstasien rummer nogle udfordringer, fordi forståelsen af bl.a. monsunens udvikling igennem 100.000 vis af år på nuværende tidspunkt er for ringe.
Desuden viste studiet, at artsdannelsesprocesserne for planter formentlig forgår inden for kortere geografiske afstande end fugle og pattedyr, så derfor endte modellen med for få planter i tropisk lavland som Amazonas.
Noget andet spændende ved den nuværende model, om Carsten Rahbek har planer om at arbejde videre med, er muligheden for at finde uddøde arter.
På grund af nøjagtigheden af modellen kan forskerne pege på, hvor i Sydamerika der kan ligge fossiler eller dna-spor ud uddøde arter, som ingen i dag kender til – og det inden for en radius af 100 gange 100 km.
»Vi kan forudsige, hvor arter er uddøde, og det har man ikke kunnet før. De klumper sig sammen til en slags gravsteder nogle steder, nogle højt oppe i bjergene. Vi har identificeret et par steder, hvor vi gerne vil lave sedimentboringer i bestemte søer for at se efter uddøde fuglearter, som vi ikke har kendskab til eksistensen af. Hvilke områder vil jeg dog helst ikke afsløre, før vi er nået et stykke videre,« lyder det fra Carsten Rahbek.
»Men du kan tro, at de sidder på forskningscentrene i Tyskland og USA og gransker modellen lige nu.«
