I paleoekologins värld, lite har varit känt om de historiska uppgifterna om ekosystem i det västafrikanska höglandet, särskilt med hänsyn till glaciala cykler mitt i ett förändrat klimat och deras effekter på arternas mångfald. Det har länge varit föremål för debatt om stabilitet eller instabilitet i tropiska skogar är ansvarig för de höga nivåerna av artrikedom som finns där.

En teori hävdar att stabil och artrik "refugia, " eller enklaver, av tropisk skog överlevde perioder av klimatisk instabilitet inom större områden av gräsmarksdominerade landskap. Pollendata för att stödja denna teori är dock tvetydiga, eftersom de huvudsakligen kommer från marina kärnprover som representerar en stor region av vegetationszoner och inte löser sig bra på lokal nivå. Kontinentala register och genetiska data är likaledes ofullständiga med avseende på stabilitet eller instabilitet i detta ekosystem.

Ekvatorialberg, å andra sidan, tros ha varit stabil fuktig livsmiljö under många glaciala episoder, fungerar som "glacial refugia" för att stödja bergskogar med rikt biologisk mångfald fram till idag. En alternativ teori hävdar att dessa skogar först nyligen stabiliserades och blev tillflyktsorter under Holocen-epoken som började omkring 20 ka (20, 000 år sedan).

För att bättre förstå den ekologiska historien om Afromontane-skogarna, ett internationellt team av forskare undersökte pollendata från två kärnprover från Bambilisjön, ett system av två vulkankraterbassänger på hög höjd i Kamerun. Lake Bambili, på 2273 meter (~ 7500 fot) över havet, ligger inom ett afromontanskt skogsbälte som vid sina övre gränser avgränsas av en afroalpin gräsmark, och vid dess nedre gränser av submontana skogar och savanner, som i sin tur bildar övergången till tropiska regnskogar.

Det första kärnprovet, B1, hämtat från den övre bassängen av sjön Bambili, gav en kontinuerlig pollensekvens som går tillbaka till början av holocen. Den andra kärnan, B2, som saknade tefrahorisonter - lager av vulkanisk aska - för att mer exakt bekräfta dess radiokolkronologi, var korrelerad med angränsande marina rekord som återfanns offshore från Kamerun. Denna kärnsekvens gav ett kontinuerligt pollenrekord som går tillbaka 88,9 ka till den sista interglaciala perioden, och gav i synnerhet en bild av tre distinkta skogsfaser åtskilda av faser där gräsmarker dominerade under glaciala perioder.

Forskarna karakteriserar sammandragningen och expansionen av Afromontane-skogar mitt i temperaturbakgrunden för Marine Isotope Stages (MIS). Var och en av de tre skogsfaserna var ganska distinkta när det gäller biomsammansättning. Den första fasen, under MIS 5 - från 82,6 ka till 72 ka sedan - kännetecknas av lägre bergsskogar och afromontanskogar på övre nivå. Den andra skogsutvecklingsfasen, en mer måttlig fas under MIS 3, från 53 till 38 ka, inkluderade även lägre bergsskog och afromontanskog på övre nivå, men med lägre proportioner av vedartade taxa och ett smalare höjdområde. Den tredje fasen, inträffade för 10 till 3,3 ka sedan, innehöll lägre fjällskog såväl som tropisk säsongsskog.

När det gäller glaciala intervaller, forskarna noterar att afro-alpina gräsmarker dominerade under en kort period vid MIS 5 (~82 ka sedan), och under en lång period mellan MIS 4 till MIS 2 från 72 till 15,5 ka sedan. De hittade låglandsstäpper och ökenbiomer som dominerade under istidens maxima, med en uttalad effekt vid MIS 2 med "nästan frånvaro av skogselement." Data vid MIS 2 representerade den torraste episoden inom 90 ka kärnrekordet.

Till skillnad från fallet i Östafrika, det finns inga uppgifter som indikerar närvaron av faktiska glaciärformationer i det ekvatoriala västafrikanska höglandet. I Östafrika, glaciärer tryckte den övre trädgränsen lägre. Pollendata tyder på att afromontane träd i höglandet faktiskt var mer spridda på lägre höjder än de är idag. Som ett exempel på detta, de citerar Afromontane-trädet Olea capensis , som framgångsrikt har kunnat migrera till lägre höjder under det sista glaciala maximum för att sedan återvända till högre höjder under varmare perioder. Registreringen av en art kan inte anses vara exemplarisk för Afromontane-biomet som helhet, dock.

För att förstå dynamiken i Afromontane-skogen med avseende på expansion/sammandragning och migration över tid, forskarna försökte definiera dess övre och nedre gränser. Den övre gränsen definieras därför som andelen afro-alpina gräsmarker i förhållande till afromontane skogar, medan den nedre gränsen definieras som förhållandet mellan fjällskog på lägre nivå och tropisk säsongsskog.

Intressant, de förment stabila Afromontane-skogarna visade sig vara allt annat än. Som Anne-Marie Lezine och hennes forskarkollegor säger "Det mest anmärkningsvärda resultatet av vår studie är den ekologiska instabiliteten i Afromontane-skogsbältena jämfört med den relativa stabiliteten hos lågland tropisk säsongsskog under de senaste 90 ka." Afromontane-skogen vid sin övre gräns visade sig vara mest sårbar för ett förändrat klimat, medan dess nedre gräns definierades av relativt stabila ekvatorialskogar. Dessa fynd ställer tvivel på den utbredda uppfattningen att sådana tropiska låglandsskogar verkligen var instabila och i rörelse, och överlevde bara bland fickor av refugia.

Till skillnad från fallet med Afromontane-skogarna i Östafrika, där långsiktig ekologisk stabilitet under de senaste 40 ka anses ha bidragit till dess för närvarande höga nivå av biologisk mångfald, Nivåerna på vegetationsmångfalden i Kameruns högland har visat sig vara mycket varierande över tiden, en observation i linje med instabiliteten i Afromontane-skogarna som visas här. Medan miniminivåer av mångfald spårade den lägsta positionen för den övre Afromontane-trädgränsen mellan 35 och 26 ka, högre än nuvarande nivåer av pollenrikedom inträffade under skogens expansionsfaser.

"Ökningen av mångfaldsuppskattningar började långt före LGM [Last Glacial Maximum] och accelererade från 20 ka sedan och framåt. Den högsta diversiteten nåddes sedan under Younger Dryas torrhändelse (~12,9 till 11,7 ka sedan) (25), under en fas av stora ekologiska störningar och inte under den följande tidiga holocenfasen av skogsstabilitet för 10 till 9 ka sedan."

Allt detta har fått studieförfattarna att dra slutsatsen "att Afromontane-skogarna i Kamerun varken är 'glaciala' eller 'samtida' refugia. Glaciala klimat ledde inte till att skogen försvann men hade en stor inverkan på den övre trädgränsen, som förändrades dramatiskt, avslöjar känsligheten hos de övre bergsbiomen för klimatförändringar."

© 2019 Science X Network