Med klimatförändringarna, Mount Rainiers blomstersamhällen skulle kunna "återsättas" med nya artrelationer, interaktioner

Centralt för ekologiområdet är mantrat att arter inte existerar isolerat:De samlas i samhällen – och inom dessa samhällen, arter samverkar. Rovdjur jagar byten. Parasiter utnyttjar värdar. Pollinatorer hittar blommor.

Ändå bygger dessa interaktioner på mer än bara serendipity, eftersom arter anpassar sig över generationer till miljösignaler. Men när förhållandena förändras på grund av klimatförändringar, arter kan förändras markant som svar - skapa "återsammansatta" samhällen som kan uppvisa störda interaktioner mellan arter.

Nyligen, en trio ekologer från University of Washington bevittnade en sådan återmontering. Det var av en slump:De samlade in data om de subalpina vildblommorna som blommar varje sommar på sluttningarna av Mount Rainier, en vulkan som sträcker sig 14, 411 fot hög (4, 932 meter) i Cascade Range i delstaten Washington. Som de rapporterar i en tidning publicerad online den 11 oktober i tidskriften Ekologi , en olagligt varm, torr sommar 2015 orsakade återmontering bland dessa subalpina vildblommarsamhällen.

Förhållandena under 2015 gav teamet – som bestod av doktoranden Elli Theobald, doktoranden Ian Breckheimer och biologiprofessorn Janneke Hille Ris Lambers – en förhandstitt på hur subalpina samhällen kan se ut i slutet av detta århundrade. Då, betydande klimatförändringar förväntas permanent förändra miljösignaler som vilda blommor förlitar sig på och göra återsamling av samhällen till ett vanligare fenomen - med okända konsekvenser för artinteraktioner i dessa samhällen.

"2015 var en sådan extremitet att det gav oss en glimt av hur den här miljön på Mount Rainier kan se ut mot slutet av detta århundrade, sade Theobald, som är medförfattare på tidningen med Breckheimer. "Förhållandena var så varma att de påverkade arternas blomningstid och blomningstid, bildade gemenskaper 2015 som helt enkelt inte existerade under de andra åren av vår studie."

Deras studie är en av få som visar bevis för återsamling på gemenskapsnivå bland flera arter.

"Dessa återmonterade samhällen kan potentiellt förändra interaktionen mellan vildblommor och andra arter i denna subalpina miljö, sa Theobald.

Under sex somrar från 2010 till 2015, Theobald spårade miljöförhållanden och växtbeteende för 48 arter på 70 fält, vardera en kvadratmeter, längs den södra sluttningen av Mount Rainier. Tomterna sträckte sig från 1, 490 till 1, 901 meters höjd. Inom varje tomt, Theobald använde sensorer för att registrera temperatur, snösmältning och markfuktighet.

"På dessa höjder på Mount Rainier, snö är den främsta drivkraften för växternas beteende, eftersom den årliga cykeln av blomning och reproduktion inte kan börja förrän snön smälter, sa Hille Ris Lambers. Om det finns snö på marken, växter kan inte fotosyntetisera, och om de inte kan fotosyntetisera, de kan inte växa."

När sensorerna rapporterade att snö hade smält vid varje tomt, Theobald samlade in data om när växter skulle dyka upp, blomma och börja producera frukt. Dessa inkluderar arter som är bekanta för vandrare som lavinlilja, magentafärgad pensel, bergsblåbär, vilda huckleberry och vilda lupiner.

De flesta av dessa växter är perenner, som drar sig tillbaka under jorden varje vinter. Men när snön smälter, de har vanligtvis ett fönster på två till fyra månader – beroende på höjd och position – för att växa, blomma och producera frukt och frön till nästa generation innan snön kommer tillbaka.

2015, förhållandena var så varma att i genomsnitt, snön började smälta vid studieplatserna 58 dagar tidigare än 2010-2014. Teamet registrerade stora förändringar i blomningstiderna för vilda blommor. Alla arter – 100 procent – ​​blommade tidigare under 2015 och 54 procent av arterna förlängde också sin blomningstid det året, vissa med så många som 15 dagar. De återstående arterna visade kortare blomtid, i ett fall med nästan 19 dagar, möjligen på grund av accelererad marktorkning, förändrad pollinatoraktivitet eller andra faktorer.

Eftersom arter skiftade på olika sätt, förhållanden under 2015 gav nya mönster av återmonterade vildblommarsamhällen, med okända ekologiska konsekvenser.

"Detta är arter som alltid har samexisterat på dessa subalpina platser, " sa Theobald. "Men 2015, vi såg arter blomma samtidigt som normalt blommade med veckors mellanrum."

Teamet såg de mest dramatiska tecknen på återmontering bland växter som normalt blommade tidigt på sommaren. Dessa växter tenderade att växa på platser som upplevde mindre snöfall - som tomter på lägre höjder, eller längs åsar och sluttningar istället för vikar och dalar, där snö tenderar att samlas. Dessutom, de växter som tenderade att förlänga blomningen gjorde det om de upplevde ett större antal varma, fotosyntetiskt "produktiva" dagar 2015.

Återmontering i den skala som forskarna såg 2015 – och som Mount Rainier kan se varje år i slutet av detta århundrade – kan förändra interaktioner mellan arter. Till exempel, växter skulle kunna konkurrera om tillgång till pollinatörer, som vid Mount Rainier inkluderar humlor, flugor och kolibrier.

"Vi har helt enkelt ännu inte tillräckligt med information för att veta vilka "vinnarna" och "förlorarna" av återmonteringen kommer att vara, eller till och med hur "vinna" eller "förlora" i ett sådant scenario skulle se ut, sa Theobald.

För att förutsäga det, forskare måste observera och testa hur ekologisk återmontering påverkar reproduktionen för alla arter i dessa regioner – från blommor och pollinatörer, till även björnarna som livnär sig på subalpina bär. Dessa effekter kommer också att påverka de människor som besöker dessa webbplatser och försöker bevara dem.

"Alla dessa interaktioner mellan arter - och hur dessa interaktioner kommer att förändras på grund av klimatförändringar - kommer att påverka hur vi hanterar dessa platser, sade Hille Ris Lambers. Mount Rainier är en nationalpark som är här för oss alla, såväl som de arter som kallar det hem."