Omgärdade av dimma vandrar tre män upp för en knivskarp bergsrygg i bitande kyla. På en del platser är vägen bara tio centimeter bred och de måste krypa fram för att undvika den 300 meter djupa avgrunden på deras ena sida.
Trots att männen inte är långt från toppen av det 6 267 meter höga berget Chimborazo i norra Anderna tvingas de snart vända om.
Varken deras kläder eller deras utrustning lämpar sig för att ta sig fram i den livsfarliga terrängen. De har svårt att andas i den tunna luften och den iskalla vinden torterar deras händer och fötter.
Trots att de aldrig når ända fram till toppen är expeditionen lyckosam.
Berget Chimborazo i Ecuador ligger nästan exakt på ekvatorn. Ändå når temperaturen på toppen av berget sällan upp över fryspunkten.
En av männen på berget, den tyske naturalisten Alexander von Humboldt, har sedan 1799 letat efter en teori som skulle kunna förena olika naturvetenskapliga fält och innefatta naturen som en helhet.
På sin resa genom Syd- och Mellanamerika har Humboldt kartlagt förhållandena mellan klimatet, geologin och arterna i bergen, och han har fått en uppenbarelse: Ett enda berg i de tropiska regionerna kan omfatta i stort sett alla jordens klimatzoner på sina branter, och arterna varierar därför drastiskt från bergets fot till dess topp.
I dag, mer än 200 år senare, har Humboldts vision tagits i bruk igen. Forskare har nu upptäckt att berg rymmer fler arter än regnskogarna i låglandet, som tidigare har upphöjts som jordens mest artrika områden.
Humboldts teori utgör en viktig del av förklaringen. Men nya studier visar att bergens liv är mer komplext än Humboldt själv insåg. Nu ska forskare övervaka tusentals djur från rymden för att avslöja de sista hemligheterna bakom arternas spridning på planeten.
Växtvärk skapar nya arter
Regnskogen längs Amazonfloden i Sydamerika är känd som jordens mest artrika område.
Men under de senaste årtiondena har forskare upptäckt att regnskogen i låglandet är ganska artfattigt jämfört med grannområdet, de nordliga Anderna.
Studier av hela jordens artrikedom visar att berg rymmer 87 procent av alla däggdjurs-, fågel- och groddjursarter, trots att de bara utgör 25 procent av jordens yta.
Djur och växter föredrar berg
Det finns omkring 21 000 arter av däggdjur, fåglar och groddjur på jorden, och enligt forskare från GLOBE-institutet på Köpenhamns universitet lever cirka 32 procent av arterna nästan uteslutande i berg, och ytterligare 55 procent lever både i berg och i låglandet. Bara 13 procent av jordens arter håller sig helt borta från bergen. Speciellt de subtropiska och tropiska bergen är rika på arter. Norra Anderna, som sträcker sig från Ecuador i söder till Venezuela i norr, är den mest artrika regionen på jorden. Där finns det omkring 3 000 arter av ryggradsdjur och 45 000 växtarter, varav nästan hälften uteslutande lever i detta område.
En av de viktigaste orsakerna till bergens mångfald är de stora variationerna i klimatförhållanden som Humboldt dokumenterade på 1800-talet.
Ett enda berg kan vara täckt av tropisk regnskog längst ned, lövfällande träd lite högre upp, därefter barrskog, sedan gräsmarker och buskar, och till slut ett kargt landskap på toppen. Låglandet har däremot ungefär samma klimatförhållande genomgående.
På ett relativt litet område utsätts de nordliga Anderna för omkring hälften av jordens alla klimattyper – långt fler än Amazonregnskogen i låglandet, vars areal är mer än tolv gånger större.
Men även om klimatvariationerna ligger bakom en stor del av bergens artrikedom kan de inte utgöra hela förklaringen. Bergen är helt enkelt alltför artrika för att klimatet skulle kunna vara den enda orsaken.
År 2018 kom en internationell forskargrupp fram till en ny del av förklaringen till bergens extrema artrikedom: Växtvärk.
Bergsområden uppkommer när tektoniska plattor krockar med varandra och pressar jorden uppåt. Processen varar i miljontals år och vissa bergsområden, som exempelvis Himalaya, växer än i dag – cirka en centimeter om året.
Medan bergen långsamt skjuter i vädret och samtidigt bryts ned av väder och vind förändras landskapet gradvis. Det leder till att det uppstår många olika miljöer på sluttningarna. Det varierade landskapet ger rika möjligheter för utveckling av nya arter.
Flest arter högre upp
Artrikedomen i bergen har tidigare förbisetts av forskarna, vilket bland annat beror på en seglivad myt om att antalet arter minskar på de högre höjderna uppe på berget.
Först under de senaste årtiondena har det gått upp för forskare att så inte är fallet. Artrikedomen i många bergsområden kulminerar på över en kilometers höjd – och i vissa fall på nästan tre kilometers höjd.
10 000 växtarter lever på sluttningarna av östra Himalaya.
Bland 90 studier från bergsregioner i hela världen konstaterades det bara i 20 procent en likartad minskning i artrikedom högre upp på berget, medan cirka hälften av studierna slog fast att antalet arter var som högst vid mitten på berget. 24 procent av studierna iakttogs ingen skillnad mellan foten och mitten av berget.
Flera av studierna tar dock inte med i beräkningen hur områdena varierar i storlek på de olika höjdzonerna. Arealen minskar ofta i takt med att antalet höjdmeter ökar, och när forskare räknar med skillnaderna i areal blir det ännu tydligare att den största koncentrationen av arter finns vid bergets mitt.
Tidigare har man helt hoppat över bergets mitt i beräkningar av arter, eftersom forskarna antog att antalet arter på mitten låg någonstans mitt emellan antalet arter vid bergets fot och dess topp. Därmed förbisåg de jordens mest artrika områden.
Kanjoner och skugga skapar nya arter
Iskalla bergstoppar, djupa kanjoner och skillnader i mängden solljus. De fysiska förhållandena i bergen varierar mycket mer än i låglandet, och forskare är nära förklaringen till varför bergen rymmer fler arter än någon annan plats på jorden.
Även tropiska bergstoppar är iskalla
Temperaturen faller med cirka 6,5 grader och lufttrycket med omkring tio procent för varje kilometer högre upp på berget. Arterna uppe på berget måste därför hantera extrem köld och låg syrehalt, och anpassningarna driver bildandet av nya arter.
Kanjoner blockerar utbyte av gener
Landskapet i bergen är mycket mer varierade än i låglandet, vilket skapar förutsättningar för fler olika arter. Dessutom kan bergväggar och kanjoner åtskilja medlemmar av samma art, så att de inte kan utbyta gener och med tiden utvecklas till olika arter.
Skugga driver bildandet av arter
På norra halvklotet får bergets södra sida mer solljus än den norra sidan – och tvärtom på södra halvklotet. Det leder till klimatskillnader runt hela berget, även inom samma höjdzon och därmed också skillnader i sammansättningen av arter.
Forskare vet ännu inte med säkerhet varför artrikedomen är som störst halvvägs upp på berget.
En förklaring är att mittzonen tar emot invandrande arter från både toppen och foten av berget, och därmed också får flest arter till slut.
En annan förklaring är att klimatförhållandena på mitten av berget är optimala för djur och växter eftersom både temperatur och nederbördsmängd är höga – men inte för höga.
Rymdstation ska lösa gåtan
De enastående klimatförhållandena på bergens sidor är troligen en av de viktigaste orsakerna till bergens artrikedom, och forskare är nu oroade för att förhållandena kommer att förändras i och med den globala uppvärmningen.
Glaciärer, speciellt på tropiska berg, reduceras i betydligt högre tempo än tidigare, vilket totalt förändrar arternas levnadsplatser.
Samtidigt är många av bergens arter känsliga för de minsta förändringar i temperatur och kommer med stor sannolikhet att dö ut om temperaturen fortsätter att stiga hastigt.
Å andra sidan kan bergens kanjoner kanske fungera som skyddande luftfickor där temperaturen ligger på en någorlunda konstant nivå.
Grodan Gastrotheca excubitor lever på tre till fyra kilometers höjd i Perus berg. Den är för tillfället hotad av mänskliga aktiviteter.
Oavsett måste gåtan om varför världens största artrikedom finns i bergen lösas snabbt för att vi ska kunna rädda så många arter som möjligt.
Gåtan, som forskarna har döpt till Humboldts gåta efter Alexander von Humboldt och hans banbrytande arbete, angrips nu av forskare från många olika forskningsområden.
Ett av de mest ambitiösa projekten är det internationella ICARUS-projektet. Precis som Humboldt, som fick sin uppenbarelse på sex kilometers höjd i Anderna, ska ICARUS stiga högt över landskapet – på 400 kilometers höjd på den Internationella rymdstationen, ISS.
Där ska en nyinstallerad antenn fånga information om geografisk placering, temperatur och rörelse från små sändare som forskare ska placera på upp emot 100 000 djur.
Projektet ska bland annat avslöja hur djur sprider sig till nya områden och potentiellt ger upphov till nya arter.
Därmed kan forskarna snart avkoda varför bergen är den perfekta katalysatorn för bildandet av arter.
