New University of Colorado Boulder-ledd forskning visar att en långvarig hypotes om de faktorer som styr arternas utbredningsområde i stort sett håller, men kan vara resultatet av en tidigare underskattad ekologisk mekanism.

Förutsägelsen, först upprepades av Charles Darwin 1859, anser att klimatfaktorer kommer att begränsa arternas expansion i mer stressiga miljöer (som kalla eller torra regioner), men att interaktioner med andra arter, som konkurrens och pollinering, kommer att begränsa ett artutbud i mindre stressiga miljöer, där klimatet är mer tempererat.

Den nya CU Boulder-studien, publiceras idag i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences , finner att även om de breda linjerna i Darwins hypotes håller – effekterna av artinteraktioner på en specifik växtpopulation ökade i samband med minskad miljöstress – så finns det en nyans i den vanliga modellen.

"Darwin och andra har sagt att det som driver detta mönster är gradienter i täthet eller mångfald av interagerande arter, men istället verkar det vara effekter av stress på tillväxten, överlevnad, reproduktion och groning av växtarterna, sa Allison Louthan, som ledde forskningen samtidigt som hon avslutade sin doktorsavhandling i CU Boulders Environmental Studies Program.

På tre fältplatser i centrala Kenya som varierade i övergripande torrhet, forskarna studerade populationsdynamiken hos Hibiscus meyeri, en vanlig blommande växt, under en period av fyra år. Allmänheten för denna speciella blommande art, Louthan sa, gör det till ett användbart modellsystem för att studera skillnader i populationsdynamik över en ekologisk gradient.

Som förväntat, pollinering, växtätande och konkurrens med andra örter och buskar spelade en stark roll för att sätta kanterna för växtens utbredningsområde på de blötare platserna. Samma interaktioner, dock, verkade inte ha någon stark hand i H. meyeris expansion till torrare platser.

"Denna forskning ger en guide om var och när artinteraktioner är viktiga och var de är mindre viktiga, sa Louthan, nu postdoktor vid Duke University. "Att förstå de olika krafterna som sätter gränser för ett artområde och tillåter populationer att expandera eller dra ihop sig är avgörande för att förstå både ekologisk och evolutionär dynamik."

Nästa, forskarna planerar att utöka sin experimentella metod till andra system, för att fortsätta studera hur en art reagerar på olika faktorer över ett brett geografiskt område.

"Även före klimatförändringarna, en stor fråga var varför arter har de utbredningsgränser som de har, och vad betydelsen var av klimat kontra interaktioner med andra arter för att sätta dessa gränser, sa Dan Doak, en professor i CU Boulders Environmental Studies Program och en medförfattare på studien. "Nu, med pågående klimatförändringar, dessa frågor är mycket mer angelägna. Detta arbete visar att flera krafter spelar roll för att forma var en art lever och också att mekanismerna som driver dessa effekter inte är vad biologer vanligtvis har antagit."