Comprendre l'organisation des écosystèmes
Les forêts tropicales contiennent certains des écosystèmes les plus riches en biodiversité et les plus dynamiques du monde. Les conditions environnementales telles que les précipitations, la température et les sols façonnent le biote du paysage. Cette influence est particulièrement visible lorsque l'on compare les arbres imposants trouvés dans les forêts de basse altitude aux arbres plus durs et plus courts trouvés au sommet des montagnes tropicales. Ensemble, ces facteurs créent un écosystème en constante évolution et hétérogène, chaque niche abritant différentes espèces d'arbres spécialement adaptés.
Les scientifiques ont cherché à comprendre les liens entre la géologie (les types de roches dont les sols sont originaires), la biogéochimie (rétroactions entre les conditions environnementales, le cycle des nutriments et les plantes), la biodiversité (la variété de la vie dans un écosystème) et la biogéographie (comment les arbres sont distribué à travers un paysage) pour brosser un tableau plus complet de la façon dont la vie a évolué avec notre planète.
Maintenant, dans une nouvelle étude publiée aujourd'hui dans Ecology Letters , des chercheurs de l'Université de Stanford et de l'Arizona State University (ASU) ont utilisé des cartes de chimie des feuilles, des données de topographie haute résolution et des modèles informatiques pour révéler de nouvelles perspectives sur les processus régissant ces interactions complexes.
"Nous voulions explorer comment les processus à long terme qui façonnent la surface de la Terre agissent également pour contrôler l'organisation des écosystèmes à travers les paysages. La compréhension de ces processus d'organisation nécessite l'intégration de concepts de différentes disciplines. Le but de cette étude était de combiner la haute résolution des ensembles de données de télédétection aéroportée qui contiennent des informations sur les deux écosystèmes et la morphologie des paysages, pour comprendre comment les deux sont interdépendants sur cette montagne tropicale emblématique ", a déclaré Dana Chadwick, auteur principal de l'étude.
Le rôle important de l'érosion
L'étude a analysé les données du mont Kinabalu à Bornéo malaisien - une montagne de 4095 mètres d'altitude abritant une grande diversité d'arbres sur un terrain topographiquement varié. Alors que les pluies tropicales inondent la surface de la montagne, les différences d'altitude entre ses pentes peu profondes et ses pics abruptes créent des déséquilibres dans les taux d'érosion du sol - généralement, plus la colline est raide, plus la pluie se précipite sur sa surface, emportant le sol avec elle. Les sols transportent les nutriments nécessaires à la croissance des plantes, et l'érosion contribue à la distribution de ces nutriments nécessaires aux plantes. Certaines zones deviennent riches en nutriments et d'autres deviennent pauvres en nutriments, influençant les types d'arbres qui peuvent y pousser. Ajoutant à ce processus dynamique, certains types de sols sont plus ou moins sujets à l'érosion que d'autres en fonction de leurs origines géologiques.
Pour surmonter les limites des études antérieures menées dans les montagnes tropicales à l'échelle locale, les chercheurs ont utilisé des cartes créées par l'observatoire aéroporté mondial de l'ASU pour collecter des données à grande échelle dans 32 bassins versants et à des altitudes allant de 700 à 2800 mètres. Les cartes incluaient les concentrations de nutriments dans le couvert forestier tropical ainsi que la structure et l'architecture des arbres. Cela a fourni aux chercheurs un regard sans précédent sur les forêts du mont Kinabalu et son terrain complexe éloigné.
"Bien que nous ayons initialement déployé notre observatoire aéroporté à Bornéo pour un impact sur la conservation, comme la nouvelle zone protégée en cours de développement, l'opportunité de découvrir de tout nouveaux modèles de biodiversité s'est également présentée dans des zones ultra-reculées comme le mont Kinabalu", a déclaré Greg. Asner, auteur de l'étude et directeur du Center for Global Discovery and Conservation Science de l'ASU.
Les cartes chimiques ont révélé que les feuilles des arbres contenaient différentes quantités de nutriments selon l'élévation et la géologie de son environnement. Le long des pentes, de la crête à la vallée, les arbres contiennent plus de nutriments tandis que leur capacité à capter et à utiliser la lumière du soleil augmente également. Les chercheurs ont constaté que cette tendance était considérablement affectée par la modification des taux d'érosion, mettant en évidence le rôle important que l'érosion joue dans la distribution de nutriments frais au sol.
"La découverte d'un contrôle géologique aussi fort et magnifiquement complexe sur la composition des forêts nous donne un nouvel aperçu de la composition fondamentale des forêts de Bornéo, d'une manière qui inspire encore plus d'exploration", a ajouté le Dr Asner.
