Kappløpet mot utryddelsen av arter

Økologen Daniel H. Janzen har tilbrakt nesten hele karrieren i en tørr tropisk skog helt nord i Costa Rica. I et halvt århundre har han prøvd å katalogisere og forstå skapningene der.

Han visste ikke at innsatsen hans ville føre til opprettelsen av en nasjonalpark som omfatter alt fra hav til fjellområder. Og et samarbeid med landets regjering om å kartlegge det som kan dreie seg om én million arter.

Janzen ble først kjent på grunn av studiene av maur som beskytter akasieplanter, og omvendt, akasieplanter som beskytter og gir mat til disse maurene.

Han og kone og kollega Winnie Hallwachs har jobbet sammen med Costa Ricas myndigheter for å finne en ny fremgangsmåte for å bevare tropisk skog. Resultatet er en frodig nasjonalpark på 168.000 hektar – som Janzen kaller en “hage”. Den omfatter sammenhengende habitater fra en vulkan og helt ned til sjøen, inkludert karibisk regnskog i midten.

Saken fortsetter under bildet.

Og nå, ved hjelp av hundretusenvis av insektføtter, er han og hans kolleger et godt stykke på vei til å katalogisere alle levende vesener som bor i Costa Rica – et land som kanskje har 4 prosent av verdens biologiske mangfold fordelt på bare 0,01 prosent av planetens landområde.

– Dette betyr at Costa Rica vil bli det første tropiske landet i verden som vet hva slags arter de har, sa Janzen i november på den 7. International Barcode of Life-konferansen.

Barcode of Life forsøker å kartlegge alle arter ved å gi hver og en av dem en strekkode basert på genene deres.

Torbjørn Ekrem er professor ved Institutt for naturhistorie ved NTNU Vitenskapsmuseet i Trondheim. Han leder også den norske delen av strekkodeprogrammet. Janzen har vært en sentral aktør i å bruke og fremme barkodesystemet, fremhever han.

– Janzen har brukt strekkoding, ikke bare for å dokumentere kjent biologisk mangfold i tropene, men også for å oppdage ukjente arter og deres rolle i økosystemet, sier Ekrem.

Janzen kommer altså til vitenskapsfestivalen The Big Challenge i Trondheim i juni for å snakke om arbeidet sitt. Han er også hovedtaler ved den 8. International Barcode of Life-konferansen, som holdes i Trondheim og som overlapper med vitenskapsfestivalen.

Planter som gir mat til maur

Janzen, som nå er 80 år gammel, begynte på 1960-tallet som “en svært smalsporet økolog, som utforsket det utrolige mangfoldet av dyr- planteinteraksjoner i Costa Ricas tørre skog”, har han selv skrevet. “Bevaring var noe som ble utført av “disse andre menneskene”.  Jeg studerte livet, de reddet det.”

Hans doktorgradsarbeid gikk ut på å studere den rare verdenen av meksikanske maur og akasiene de bor i – og beskytter.

En artikkel fra 1966 beskrev hvordan maur bor inne i tornene til akasier, et samspill som må ha utviklet seg over tid. Akasiene gir maurene all maten de trenger for å overleve, i form av søt nektar og spesielle deler av plantene kalt «Beltian bodies», som maurene mater larvene med.

Til gjengjeld beskytter maurene akasiene fra å bli spist av andre insekter, ved å angripe bladspisende inntrengere. De holder også akasiene fri for klatreplanter og andre planter som kan skade akasiene. Maurene fjerner faktisk et område rundt planten for å eliminere konkurrenter.

Begge er nyttige for hverandre – og dermed trives begge.

Dette mønsteret skulle Janzen kopiere, kanskje ubevisst, i en noe større skala, med nasjonalparken Guanacaste Conservation Area.

• Les også: Gunnerusprisen til ekspert på biologisk mangfold

Frø må flytte på seg – men hvordan?

Etter hvert ville Janzen konsentrere seg om å forske i Costa Rica. Her lurte han på hvorfor noen planter i lavlandsskogen hadde så store, tunge frø som ofte samlet seg i hauger under dem, tilsynelatende uten at noen frøetere transporterte dem.

På denne tida jobbet Janzen i et område kalt Santa Rosa National Park. Dette er et lappeteppe av tørr tropisk skog som til slutt ble del av det mye større Guanacaste Conservation Area som Janzen skulle bidra til å opprette. Men mer om det senere.

For å forstå hvorfor denne kombinasjonen av store frø og ingen store frøspisere er så viktig, må du huske at frø alltid trenger en transportmekanisme. Bare sånn kan de vokse i fruktbare områder uten å konkurrere med den voksne planten.

Noen frø har vinger og kan tas av vinden. Andre frø har kroker, slik at de kan hekte seg fast i pelsen til dyr. Andre er gode å spise, og blir med til nye områder inne i dyrets tarmer – med den ekstra fordelen at de får en dose gjødsel når dyret bæsjer ut frøet.

Men hvorfor produserte noen av Costa Ricas planter, som den store skogspalmen, tusenvis av frukter som ble spist av gnagere eller insekter, uten at frøene ble transportert bort?

Biologer kunne nok anta at svaret var at jordbruk eller jakt hadde tatt knekken på dyr som vi kjenner i dag som er store nok til å beite på disse og andre frukter med store frø.

Men Janzen skjønte at palmenes frø og minst 38 andre store og tunge frø var anakronismer. At de hadde utviklet seg i samspill med en rekke store fruktetende dyr som en gang fantes i Nord- og Mellom-Amerika, men som forsvant rundt slutten av den siste istiden, nesten helt sikkert utryddet av menneskene som jaktet på dem.

• Les også: Avslører svikt i publisering av medisinsk forskning

Å finne den ville gomphotheren

Frøene ga bare en mening om det fantes skapninger som spiste dem. Dette kunne dreie seg om gomphotherer, gigantiske elefantlignende dyr som var nært beslektet med mastodonter, antydet Janzen.

– Næringsinnhold, form og hardhet, antallet frø, timingen på spiringen og andre reproduksjonsegenskaper blir til og holdes ved like i et komplisert samspill der gomphotheren med sin store mage, sine massive jeksler og vandringer spiller en sentral rolle, skrev han i artikkelen, om ideen.

Det er en morsom idé (ikke minst fordi gomphotherer er et så morsomt navn), men ellers kan den virke som økologisk trivia, en fotnote i historien om Costa Ricas naturhistorie.

Men gomphotherene fikk Janzen til å tenke noen kjetterske tanker: Den første var at den tørre skogen faktisk var en skog med store trær, ikke en åpen afrikansk-lignende savanne som skulle ha blitt til på grunn av spanjolene og storfeet deres som kom til området på 1600-tallet, og som deretter ble opprettholdt av branner.

Den andre, og kanskje enda mer kjetterske tanken, var at blandingen av skog og gressletter i en tørr tropisk skog som Santa Rosa nasjonalpark faktisk kunne bli mer “naturlig” hvis husdyr til en viss grad fikk bevege seg i deler av området.

På den måten kan nemlig disse husdyrene spre store frø og gjøre jobben til de forsvunnede gomphotherene.

Invaderende gullgruvearbeidere og et annet Eureka-øyeblikk

Så grep skjebnen inn.

En gammel bekjent, en offentlig tjenestemann i Costa Rica, spurte Janzen og Hallwachs om hjelp. Året var 1985 og 1500 gullgruvearbeidere hadde invadert en regnskog i Corcovado National Park, i den sørvestlige delen av landet.

Costa Ricas regjering vurderte å få militæret til å kaste ut gruvearbeiderne. Janzen satte av en uke til å utføre en miljøkonsekvensstudie for å se hva gruven gjorde med regnskogen.

Den første dagen på stedet bekreftet det han forventet: At denne typen gullgruvedrift fullstendig ødela et tropisk, akvatisk økosystem. Resten av uken snakket Janzen med gullgruvearbeidere – og fikk et Eureka-øyeblikk.

Gruvearbeiderne trodde ikke at de gjorde noe galt fordi landet ikke var eid av noen, i det minste som de så det. Janzen skjønte at gruvearbeiderne ville dra om de fikk klar beskjed om at dette var som om de sto ulovlig parkert, og at de en dag ville få parkeringsbot og bli slept vekk.

Og han fikk rett.

Å gjenopprette skogene

– Problemet med store villmarksområder er at de ikke ser ut til å ha en eier eller noen som er til stede, skrev Janzen om sin nye innsikt. – Folk kommer, tar det de ønsker og gjør som de vil. Det er som å ha en ledig plass ved siden av huset ditt. Du vasker bilen din der og lar barna løpe over den. Men hvis plassen ved siden av deg har et hus og en familie, vil du respektere det og holde barna vekk fra den.

Denne innsikten fikk Janzen og Hallwachs til å skrive en “uoppfordret strategisk plan for den langsiktige overlevelsen av Santa Rosas tørrskog” høsten 1985.

Saken fortsetter under bildet.

Målet var å gjenskape den tørre tropiske skogen ved hjelp av de små restskogene i Santa Rosa National Park. Janzen og Hallwachs fikk til slutt regjeringens velsignelse og forsikret tjenestemenn om at gjenopprettelsen av skogen ikke ville koste staten noe som helst av penger.

Frøene til det som nå er vokst til Area de Conservacion Guanacaste (ACG), ble plantet. Og Janzen var en gomphother.

Hagestell av naturen

Janzen mener at i stedet for å låse inn villmarker bak gjerder i nasjonalparker, må landområdene finne en bærekraftig måte å tjene seg inn på. De må integreres i lokalsamfunnet og holdes produktive. Han kaller dem “anthroøkosystemer”, og legger til at en villmark ikke trenger å koste noe for myndighetene.

Etter alle mål ser ACG ut til å ha blitt svært vellykket, om enn med uortodokse metoder. Tidlig ble deler av parken leid ut til eiere av storfe slik at så mye som 7000 kyr kunne brukes som “biotiske gressklippere”. Tiltaket var helt nødvendig fordi landområdet hadde blitt invadert av en fremmed gressart som førte til store branner. Brannene kunne ellers ha eliminert de få fragmentene av innfødt tørr skog som hadde blitt igjen.

I 1996 sørget Janzen og parkens tjenestemenn for at tonnevis av appelsinskall ble dumpet i et hjørne av ACG i bytte med at selskapet donerte land til parken. Janzen satset på at i hvert fall noen av de 235.000 estimerte artene i regionen kunne nyte godt av å spise appelsinskallet, og omdanne dette jordbruksavfallet til jord.

Etter seks måneder så området ut som “en parkeringsplass dekket av tjære som luktet som Cointreau,” sa han under en presentasjon av innsatsen. Etter 4 år var resultatet dyp, svart jord som ikke lenger hadde spor av de fremmede gresset, og som viste begynnende regenerering av skogen.

En langsiktig plan for å fortsette samarbeidet ble ødelagt av en rettssak fremmet av en konkurrent til selskapet som ble invitert til å dumpe skallet sitt.

Janzen liker å påpeke at de nyttige avlingene fra hagestellet av ACG ikke er hva du kan forvente. I en presentasjon til Long Now Foundation i 2005 viste Janzen gruppen et fotografi av en turist som svettet i solen mens han fotograferte en stor, brun ball som var klumpet rundt en pinne.

– Hva er dette et bilde av? spurte han publikum. – Dette er en person som er glad for å bruke 500 dollar om dagen for å stå i den varme solen for å ta et bilde av et termittreir.

Med andre ord, en svært verdifull – om enn ukonvensjonell – avling.

Økoturisme i Costa Rica er verdt mer enn kaffeavlingen, bananavlingen og storfeproduksjonen til sammen. Og Costa Rica er den nest største bananprodusenten i verden.

• Les også: Hva gjør alle mennesker syke?

Insektføtter, strekkoder og parataksonomer

ACG har også gjort et poeng ut av å ansette lokale folk for alt fra brannvern til en ny type biologiske teknikere som Janzen kaller “parataksonomer”.

Parataksonomene, som nå er rundt 40 personer, søker etter ville larver, klekker dem ut til sommerfugler og møll, og dokumenterer larvene og plantene. I ACG finnes anslagsvis 15.000 ulike sommerfugllarver, hvorav cirka 9000 nå er dokumentert.

Fra og med 2003 begynte parataksonomene å ta prøver – vanligvis ett bein – fra prøver som allerede var samlet inn eller som nylig var fanget og katalogisert i ACG.

Disse prøvene sendes til Canada, til Paul Hebert ved Centre for Biodiversity Genomics ved University of Guelph. Hebert var en av foregangspersonene bak ideen om å strekkode arter ved hjelp av et bestemt område av mitokondrielt DNA, en strekkode som består av 4 bokstaver og er 650 bokstaver langt.

Hebert kunne bruke DNA-strekkoding for å identifisere 10 forskjellige arter i en samling av nesten identiske sommerfugler fra Costa Rica som Janzen sendte ham.

Siden 2016 har denne tilnærmingen også vært brukt langs kysten av ACG, sammen med to marine parataksonomer rekruttert fra den lokale fiskerlandsbyen Cuajiniquil, og i samarbeid med Universidad de Costa Rica. De samlet inn 4761 prøver, fra i alt 768 arter, hvorav 316 arter var nybeskrevne for ACG, og 67 nye for Costa Rica. Ytterligere 42 arter er antatt å være tidligere ubeskrevne arter for verden.

I praksis har samarbeidet mellom Hebert og Janzen på vegne av ACG vært så fruktbart at Janzen for eksempel kunne bruke resultatene fra strekkodingen til å overvåke miljøpåvirkningen fra et geotermisk borested.

Janzen fant ut at insektene som ble samlet inn rundt borehullet – identifisert ved hjelp av DNA-strekkoding – kan hjelpe forskere til å overvåke potensielle eller faktiske skader. Suksessen førte til at Costa Ricas regjering bestemte seg for å prøve å strekkode alle artene i landet, i et forsøk som heter “Bioalfa”.

Tiden løper ut

NTNUs professor Ekrem sier at hvis Bioalfa-prosjektet lykkes, ville det være en enorm prestasjon. Costa Rica ville bli det første tropiske landet som kjenner de genetiske signaturene til alle artene sine – og de har omtrent 1 million arter i det lille landet.

Til tross for Janzens suksesser påpeker Ekrem at Bioalfa-prosjektet fortsatt står overfor store utfordringer. Noen, for eksempel penger, kan løses med nok tid og innsamlingsarbeid. Janzen og Hallwachs har etablert Guanacaste Dry Forest Conservation Fund, som støtter parataksonomene og gir penger nok til å kjøpe opp skog og ta vare på den. (Se faktaboks.)

Deretter er det et spørsmål om å finne og samle inn alle ulike skapninger, og deretter beskrive dem slik at de kan klassifiseres.

Ekrem sier det er en stor jobb å sortere, ta prøver og bevare disse prøvene.

– Å ha et bibliotek over DNA-strekkoder er svært viktig. Til det trengs dedikerte naturhistoriske samlinger. Costa Ricas strekkodebibliotek av livet vil være det ultimate referansepunktet for å overvåke miljøforandringer. Fordi vi stoler på morfologiske beskrivelser alene, risikerer vi å miste vårt biologiske mangfold før vi kjenner til det, sier han.

Hittil har det tatt forskere 260 år å beskrive omtrent 1,8 millioner av artene i verden, av et anslått antall på 10 millioner, sier Ekrem.

Å vite hva vi har er en utfordring, og tiden begynner å løpe ut.

– Vi må jobbe raskere, ellers vil arter vil dø ut før vi vet at de finnes. DNA-strekkoding gjør dette mulig, sier han.

Kilder: Ten species in one: DNA barcoding reveals cryptic species in the neotropical skipper butterfly Astraptes fulgerator.
Paul D. N. Hebert, Erin H. Penton, John M. Burns, Daniel H. Janzen, Winnie Hallwachs. Proceedings of the National Academy of Sciences Oct 2004, 101 (41) 14812-14817; DOI10.1073/pnas.0406166101

Neotropical Anachronisms: The Fruits the Gomphotheres Ate. Daniel Janzen and Paul S. Martin. Feb. 1982 Science 215 (4528): 19-27. DOI: 10.1126/science.215.4528.19

Coevolution of Mutualism Between Ants and Acacias in Central America. Daniel H. Janzen. Evolution, Vol. 20, No. 3 (Sept. 1966), 249-275.