Antarktis är en nästan obebodd, istäckt kontinent härjad av kyla, blåsigt, och torra förhållanden. Virginia Tech -forskaren Jeb Barrett var en del av ett internationellt samarbetesteam som analyserade biologisk mångfaldsmönster i McMurdo Dry Valleys i Antarktis.

"Förvånande, vi fann att biotiska, eller levande, interaktioner är avgörande för att forma biologisk mångfaldsmönster även i de extrema ekosystemen i Antarctic Dry Valleys. Antarktiska jordar är modellekosystem, begränsad av det extrema klimatet och bristen på kärlväxter, och de är värd för enkla matbanor med få arter, "sa Barrett, professor vid Institutionen för biologiska vetenskaper vid College of Science.

Dessa resultat publicerades nyligen i två separata artiklar i Kommunikationsbiologi . En uppsats om biotiska interaktioner analyserar hela samhället av markorganismer; dess följeslagare papper fokuserar på jord nematod gemenskapen med hjälp av en modell metod.

Egenskaper hos Antarktis, såsom enkla matbanor och låg artrikedom, möjliggöra en större förståelse för hela samhället, från bakterier till multicellulära ryggradslösa djur.

Denna forskning är en produkt av ett internationellt samarbete mellan forskare från ett halvt dussin länder:USA, Nya Zeeland, Kanada, Australien, Storbritannien, och Sydafrika. Organiserat av University of Waikato och New Zealand Antarctic Program, det är det första i sitt slag som studerar ett jordsamhälle i sin helhet i regional skala.

Barrett har bedrivit forskning i Antarktis i 20 år; han använde för detta forskningssamarbete 2009 och 2010. Forskning i Barrett -labbet behandlar jordens påverkan, klimatvariation, hydrologi, och biologisk mångfald om biogeokemisk cykling från omfattningen av mikroorganismer till regionala landskap.

"Min forskning i Antarktis har varit inriktad på att analysera de fysiska och geokemiska drivkrafterna som förutsäger biologisk mångfald. Jag fokuserade inledningsvis på nematodgemenskaperna, och mitt arbete har nu expanderat till bakteriesamhällena, också, "sa Barrett, en ansluten fakultetsmedlem i Global Change Center, inrymt inom Fralin Life Science Institute.

De Kommunikationsbiologi papper om biotiska interaktioner behandlar hela samhället av markorganismer:cyanobakterier, heterotrofa bakterier, nematoder, och andra mikroskopiska ryggradslösa djur. Forskarna studerade de faktorer som bestämmer fördelningen och överflödet av dessa organismer, liksom temperatur, topografi, avstånd till kusten, och jordens egenskaper, såsom vatten och pH -nivåer, i deras analys.

"Det som gör detta papper verkligen unikt är att vi betraktade hela samhället av markorganismer och alla möjliga biotiska och abiotiska interaktioner som potentiellt formar artens sammansättning och mångfald, "sa Barrett." Vi använde den statistiska tekniken för strukturell ekvationsmodellering för att reta ut vad drivkrafterna för dessa samhällen är. "

Biogeokemi och klimat har starka effekter på biologisk mångfald, men dessa nya data visade att det finns två andra viktiga faktorer. De fann att biogeografi och artinteraktioner är starkare drivkrafter för biologisk mångfald än ursprungligen förväntat. Biogeografiska processer uppstår när en organism rör sig genom rymden, interagerar med sin gemenskap när den rör sig. Artinteraktioner, såsom rovdjur-bytesrelationer och konkurrens, påverkar också den biologiska mångfalden.

I följeslagaren, forskarna använde en modelleringsmetod för att studera den förekomst och distribution av tre dominerande nematodarter som finns i jorden. Nematoder, även känd som rundmask, är en grupp enkla organismer som framgångsrikt har anpassat sig till nästan alla ekosystem på jorden. Forskarna visade att tävling är en viktigare drivkraft för mångfaldsmönster i nematodgemenskapen än man tidigare trott.

"Vi modellerade tre nematodarter - Plectus, Scottnema, och Eurdoylaimus - som potentiellt kan interagera. Våra resultat visar att det inte bara är miljödrivrutiner som påverkar artfördelningen över polarlandskapet utan att konkurrens och interaktioner spelar en stor roll även i mångfaldsmönster, sa Barrett.

Den framtida utmaningen för forskare är att förstå hur klimatförändringens effekter på dessa interaktioner kommer att förändra artens samexistens i Antarktis. De förväntar sig att med stigande temperaturer, upptining av is kommer att skapa miljöer som väljer ut för nematodarter som är mer anpassade till varmare och fuktigare miljöer. Tidiga tecken på detta har redan observerats i teamets långsiktiga övervakningsstudier av marksamhällen, som rapporterades i tidskriften Ecology förra året.

Barretts pågående forskning finansieras av National Science Foundations program för långsiktig ekologisk forskning (LTER). Hans forskningsmål med LTER är att använda en kombination av manipulativa experiment och långsiktiga observationer för att förstå hur klimatvariabilitet påverkar Antarktis organismer och ekosystem.