Jak roznoszenie nasion przez zwierzęta wpływa na zmiany zasięgu buka pospolitego w Alpach Szwajcarskich

Globalne ocieplenie przyczynia się do zmian zasięgów występowania wielu organizmów. Przesuwanie
się zasięgów w kierunku wyżej położonych terenów może być spowodowane tym, że dotychczas trudne warunki
w wyższych partiach stają się coraz bardziej znośne. W związku z tym obszary te mogą zostać zasiedlone przez
gatunki, które do tej pory żyły w niższych partiach, w wyniku czego możemy obserwować przesuwanie się
występowania roślin i zwierząt ku górze. Niemniej, podczas gdy większość zwierząt jest w stanie przemieszczać
się samodzielnie, rośliny są organizmami osiadłymi i ich rozprzestrzenianie opiera się na innych wektorach.
Wiele gatunków roślin polega na zwierzętach jako roznosicielach nasion. Jednym z takich sposobów
rozsiewania jest celowe zbieranie nasion przez zwierzęta i zakopywanie w kryjówkach w celu późniejszej
konsumpcji. Ale to zwykle nie jest koniec takiej podróży nasion: wyniesione i zakopane w ten sposób nasiona
mogą zostać wykradzione i wykorzystane przez inne zwierzęta, co prowadzi do ich dwuetapowego roznoszenia.
Wiele z zakopanych nasion pozostaje nienaruszone (ponieważ np. właściciel kryjówki zostanie zaatakowany przez
drapieznika) i z powodzeniem wykiełkuje. Taki mechanizm jest wykorzystywany przez drzewa produkujące
orzechy i orzeszki, zarówno gatunki liściaste, jak i iglaste, dla jeszcze lepszego rozprzestrzeniania się. Może on
więc mieć ogromny wpływ na dynamikę lasu, wliczając w to przesuwanie się zasięgów występowania drzew w
wyższe partie terenu.
Podczas gdy buk pospolity jest powszechnie występującym drzewem liściastym na terenach nizinnych i
w niższych górach, prognozy wskazują, że ten gatunek zacznie pojawiać się w wyższych partiach wraz z
postępującym globalnym ociepleniem. Niemniej będzie to możliwe tylko wtedy, gdy roznosiciele nasion zapewnią
skuteczne wynoszenie nasion w wyższe partie gór i w mikrosiedliska sprzyjające kiełkowaniu. Buk produkuje
orzeszki, które mogą być roznoszone dwuetapowo: najpierw wyniesione do kryjówek przez ptasich roznosicieli
nasion, takich jak sójki zwyczajne, po czym wykradzione i ponownie wykorzystane przez gryzonie. Ale samo
wyniesienie nasion nie jest wystarczające dla skutecznego odnowienia buka. Kiedy orzeszki bukowe dostaną się
w wyższe partie, będą musiały dodatkowo stawić czoła pośrednim interakcjom z innymi orzeszkami – nasionami
sosny limby, czyli drzewa, które często pokrywa wyższe partie gór i tworzy linię lasu. Oznacza to, że orzeszki obu
gatunków drzew będą musiały ze sobą konkurować o swoich roznosicieli, a zarazem minimalizować konsumpcję
nasion, gdzie zwycięzca będzie miał większą szansę na pomyślne wykiełkowanie.
Celem tego projektu jest sprawdzenie, jak interakcje biotyczne mogą wpłynąć na przesuwanie się
zasięgów występowania drzew w wyższe partie gór w Alpach Szwajcarskich. Konkretnie zbadamy efekty
roznoszenia nasion przez ptaki i gryzonie: czy ich aktywność spowalnia odnowienie buka i jego przesuwanie się
w wyższe partie gór, czy wręcz przeciwnie – intensywne wynoszenie i zakopywanie nasion przez różnych
roznosicieli i intensywna konsumpcja nasion limby przez gryzonie sprzyja przesuwaniu się zasięgu buka ku górze?
Czy sójki już wynoszą orzeszki buka w wyższe partie i zakopują je powyżej jego obecnego zasięgu? Jaki jest
wkład różnych roznosicieli nasion w odnowieniu buka w obrębie i powyżej jego aktualnego zasięgu
występowania? Które z nich: orzeszki buka czy limby – będą miały większą szansę na zakopanie, a które większą
na konsumpcję przez gryzonie? Czy rośliny występujące w wyższych partiach pomogą nasionom buka poradzić
sobie z trudniejszymi warunkami tak, żeby te mogły wykiełkować? Wykonamy wszechstronne eksperymenty i
obserwacje, żeby odpowiedzieć na te wszystkie pytania. Przeprowadzimy również symulacje, w których
zawrzemy wyniki dostarczone z naszych eksperymentów i obserwacji, żeby określić potencjalny pośredni wpływ
zmian klimatu zarówno na dynamikę populacji drzew w górskich ekosystemach, jak i na zmiany zasięgów
występowania drzew.

Zrozumienie i przewidywanie czynników ekologicznych, które ograniczają dostosowanie i
rozmieszczenie organizmów jest istotnym celem badań w ekologii i biogeografii. Niemniej wciąż pozostaje to
bardzo ograniczone, szczególnie w powiązaniu ze zmianami klimatu wpływającymi na przesuwanie się zasięgów
występowania gatunków. Ta luka w wiedzy z kolei hamuje skuteczne działania związane z ochroną przyrody.
Nasz projekt usprawni nasze przewidywania dotyczące czynników ekologicznych wpływających na
rozmieszczenie drzew, wpływu czynników biotycznych na zasięg występowania i mechanizmów
rozprzestrzeniania się gatunków drzew. Zostanie to dodatkowo uzupełnione dzięki stworzonym modelom
prognozującym efekty interakcji roślina-roznosiciele nasion. Obserwacje uzyskane w tym projekcie ulepszą nasze
zdolności przewidywania wpływu zmian klimatu na odnowienie i rozmieszczenie buka wzdłuż gradientu
wysokości oraz pozwolą zrozumieć czynniki biotyczne wpływające na zmianę jego rozmieszczenia. Bardziej
ogólnie: nasze badania wykażą, jak czynniki biotyczne mogą modyfikować dotychczasowe uproszczone
przewidywania bazujące jedynie na czynnikach abiotycznych.