Träd i tropiska skogar är välkända för att ta bort koldioxid från luften och lagra den potenta växthusgasen som kol i sina lummiga grenar och omfattande rötter. Men en ny analys ledd av forskare vid Stanford University finner att stora skogsdjur också är en viktig del av kolets kretslopp.

Fynden är baserade på mer än en miljon register över djurobservationer och aktiviteter som samlats in av 340 inhemska tekniker i Amazonas under mer än tre års miljöundersökningar, koordinerad av ekologen Jose Fragoso och med stöd av biologen Rodolfo Dirzo, som arbetade tillsammans på Stanford vid den tiden. Teamet fann att platser där djuren är mest olika korrelerar med platser som har mest kol som binds i jorden.

"Det räcker inte att oroa sig för att träden i världen håller kol. Det är verkligen viktigt men det är inte hela historien, ", sa Fragoso. "Vi måste också oroa oss för att upprätthålla mångfalden och överflöd av djur, speciellt däggdjur vid denna tidpunkt, för att säkerställa ett väl fungerande kolkretslopp och bibehållande av kol i marken."

Även om forskare länge har förstått att djur – genom förtäring, matsmältning, andning och nedbrytning – är en del av kolets kretslopp, arbetet, publicerad 9 oktober in Naturekologi och evolution är den första som föreslår vikten av djurs biologiska mångfald snarare än bara antalet djur i kolkretsloppet.

Om vi ​​vill öka kolbindningen, vi måste bevara inte bara ett stort antal djur utan också många olika arter, sa författarna.

Mining en aldrig tidigare skådad datakälla

Inspirationen till detta arbete kom från ett samtal under en happy hour på biologiavdelningen för flera år sedan. Forskarna visste att ett ekosystem med fler arter i allmänhet fungerar bättre, som de antog skulle omfatta kolets kretslopp. Att bevisa sambandet mellan djurs mångfald och kol, dock, var inte så enkelt.

"Det är en mycket svår idé att testa angående ryggradsdjur i ett verkligt system som Amazonas, sade Mar Sobral, huvudförfattare till tidningen, som var postdoktor i Dirzo Lab under denna forskning. "Mängden data som behövs för att testa en sådan idé är enorm och typen av data är en stor utmaning. De ekonomiska resurserna, tid och logistik som är involverad i vårt projekt är oöverträffad."

För att samla in dessa uppgifter, människor från ursprungsbefolkningen Makushi, Wapishana och Waiwai nationer vandrade genom Amazonas, notera numret, mångfald och potentiell kollagring av träd – med hjälp av uppskattningar av storlek och nederbörd – och närvaron och aktiviteterna hos ryggradsdjur, inklusive stora däggdjur, fåglar, reptiler och amfibier. Under en treårsperiod, de såg 132, 995 individuella ryggradsdjur och registrerade tecken på ytterligare 190, 369, representerar 218 arter. Det fanns bevis för 43, 448 matningsevenemang, och för var och en registrerade tekniker vad som åts. Dessa datauppsättningar korsrefererades med kolhalter som kom från 825 jordprover som tagits under de sista sex månaderna av fältarbetet.

Forskarna fann att marken hade de högsta kolkoncentrationerna där de såg flest ryggradsdjursarter. När de letade efter en mekanism som kunde förklara detta förhållande, det visade sig att områdena med högst mångfald av djur hade den högsta frekvensen av utfodringsinteraktioner, såsom djur som förgriper sig på andra djur eller äter frukt, vilket resulterar i organiskt material på och i marken. Forskarna föreslår att dessa måltidsrester stöter upp mångfald och överflöd av jordmikrober, som omvandlar resterna till lagrat kol.

"Traditionellt, det är växtbiologer som har ställt frågor om kollager, och växter är de acceptabla organismerna att arbeta med, sa Kirsten Silvius, en senior forskarassistent vid Virginia Tech och medförfattare till denna artikel. "Jag hoppas att den här forskningen kommer att uppmuntra en mer holistisk syn på samhällen och en bättre förståelse för stora ryggradsdjur som fullvärdiga deltagare i ekosystemfunktion snarare än som något borttagna förmånstagare av den ekosystemfunktionen eller offer för funktionsförlust."

Kredit där kredit förfaller

Fragoso, som nyligen lämnat Stanford för California Academy of Sciences, Silvius och Sobral planerar att återvända till Amazonas för att ytterligare testa sin hypotes, tillsammans med Dirzo och andra. De vill veta mer om markmikroberna och är nyfikna på om vissa nyckelarter i miljön är kritiska för markens kol snarare än djurens biologiska mångfald.

Forskarna kommer också att testa en ny teknik som de hoppas ska ge dem möjlighet att mäta mångfald genom DNA som samlats in från myggor och flugor.

Fragoso sa att ursprungsbefolkningen de arbetade med var avgörande för att samla in så högkvalitativ data. Under en given månad, det fanns minst 70 tekniker som samlade in data. Att förlita sig på sin kunskap och lokala färdigheter och förstärkt av utbildning i tekniker för att mäta djuröverflöd, de kunde identifiera arter med ögat och andra tecken på deras närvaro, inklusive spår, hålor och scat.

"Utan urbefolkningen, det hade varit helt omöjligt att göra detta, ", sa Fragoso. "Mina doktorander och postdoktorer skulle inte ha haft färdigheter att gå in i och upptäcka djur i dessa avlägsna, ofta bergiga eller sumpiga tropiska regnskogsplatser."

Han betonade också vikten av att urbefolkningen kompenseras rättvist för deras arbete och för att underhålla skogen och djuren inom den.