Kan die ontbinde blare-afval in 40 strome op ses kontinente ons iets leer oor die impak wat die verlies aan biodiversiteit op koolstofsiklusse wêreldwyd het?
Volgens 'n studie wat onlangs (26 Maart 2021) in Science Advances gepubliseer is, is daar rede tot kommer, veral by laer breedtegrade waar die tempo van ontbossing en omskakeling van woud tot monokultuuraanplantings, plantasies, en landbougrond reeds hoog is.
Die ontbinding van plantreste in strome is 'n fundamentele ekosisteemdiens, aangesien dit hoofsaaklik as 'n reservoir vir koolstof dien, en daardeur die wêreldwye koolstofbegroting in balans hou. Wanneer die optimale funksionering van daardie ekosisteem egter versteur word, kan sommige van die wêreld se riviere 'n bron, eerder as 'n reservoir vir koolstof word, wat potensiële negatiewe terugvoering ten opsigte van die klimaat kan skep.
Prof Cang Hui, 'n biowiskundige van die Universiteit Stellenbosch (US) en 'n mede-outeur van die artikel, sê sommige rolle wat biodiversiteit oor 'n breë front speel; en die negatiewe impak van klimaatsverandering word egter eers op wêreldwye skaal waarneembaar. In hierdie studie byvoorbeeld, het die breedtegraadgradiënt van instroom-ontbinding eers duidelik geword oor 'n breedtegraad van meer as 100° wat rofweg gesproke 'n afstand van 10 000 km verteenwoordig.
Ten einde hierdie eksperiment wêreldwyd te kon uitvoer, het wetenskaplikes van 67 instellings oor ses kontinente versprei, kragte saamgesnoer om die steekproefmonsterneming van die riviere te koördineer. Van 2017 tot 2019, het hulle 'n totaal van 2 580 sakke met blaarafval in 40 strome op ses vastelande geplaas. Vier riviere in Afrika is in die eksperiment ingesluit: die Lourensrivier naby Somerset-Wes in Suid-Afrika, die Njoro- en die Ngetunyekriviere in Kenia; en die Djigbèrivier in Guinee.
Die sakke is na 23 tot 46 dae uitgehaal, afhangend van die watertemperatuur in elke stroom, in individuele ziplock-sakkies geplaas en op ys na verskeie laboratoriums vervoer. Die doel van die studie was om vas te stel hoe die ontbindingstempo in strome varieer van die laer tot by die hoër breedtegrade. Hieruit kon hulle dan aflei hoe biodiversiteitsverlies en klimaatsverandering hierdie ekosisteemdiens - die ontbindingsproses - affekteer.
Die resultate het getoon dat plantdiversiteit 'n groot invloed op die ontbinding van die blaarafval het. Die eksperiment kon daarin slaag om aan te toon dat plantafval wat hoog in diversiteit is (bv. ten opsigte van taaiheid, voedingstofinhoud, teenwoordigheid van toksienes) makliker by lae breedtegrade afgebreek word as in koeler klimaatstoestande. Dit dui daarop dat die ekosisteemfunksionering van strome besonder kwesbaar kan wees vir bosboupraktyke wat 'n nadelige uitwerking op inheemse tropiese woude het.
Met ander woorde: biodiversiteitsverlies in die gebiede by die laer breedtegrade sal 'n negatiewe impak op tropiese detritivore hê, aangesien hulle 'n dieet hoog in diversiteit benodig. Indien hulle vermoë om blaarreste af te breek, dus ingekort word, sal dit die relatiewe bydrae wat mikrobiese ontbinding in riviere tot die koolstofsiklus maak, verhoog.
Prof Hui, die enigste Suid-Afrikaanse wetenskaplike wat aan die studie deelgeneem het, beklee die Suid-Afrikaanse Navorsingsleerstoel in Wiskundige Biowetenskappe in die Departement Wiskundige Wetenskappe by die US, en het vir die afgelope tien jaar saam met die hoofouteur van die studie, Prof Luz Boyero van die University of the Basque Country in Spanje gewerk. Sy is ook die koördineerder van die GLoBe network, 'n internasionale netwerk van varswaterekoloë.
“Vir my is biodiversiteit die opvallendste werklikheid en raaisel van ons biosfeer. Die fokus van ons navorsing is op hoe biodiversiteit gestruktureer is en dit funksioneer oor ruimte en tyd heen," verduidelik hy.
Hy glo dat ons nie 'n era van wêreldwye verandering kan binnegaan met die tradisionele siening van 'n stabiele ekosisteem nie: “Sulke nuwe ekosisteme wat konstant uitgedaag word deur menslike aktiwiteite en kwessies soos biologiese indringings en klimaatsverandering, is in 'n voortdurende oorgangstoestand. Ons moet nog 'n nuwe stel teoretiese raamwerke ontwikkel ten einde hierdie sisteme te kan bestudeer."
“Biowiskunde, met sy vingers in datawetenskap en informatika, verskaf 'n kragtige stel hulpmiddels uit verskillende velde van wiskunde om hierdie teoretiese raamwerk vir oop aanpasbare stelsels te (her)ontwerp. Hierdie era bied nie net 'n geleentheid vir wêreldwye veranderingsbiologie nie, maar ook 'n kans vir wiskunde en fisika om nuwe weë te baan" sluit hy af.
Die artikel, “Latitude dictates plant diversity effects on instream decomposition" is op 26 Maart 2021in Science Advances gepubliseer.
Medianavrae
Prof Cang Hui
Suid-Afrikaanse Navorsingsleerstoel in Wiskundige Biowetenskappe, Departement Wiskundige Wetenskappe, Universiteit Stellenbosch, Suid-Afrika
E-pos: chui@sun.ac.za
Tel: +27 _21 808 3853
