Некоторые экосистемы становятся сильнее в условиях климатического стресса

Фото из открытых источников

Изменение климата обычно преподносится как история потерь – снижение стабильности, сокращение численности видов и усиление стресса в экосистемах. Эта картина часто верна, но она может не отражать всей картины. Результаты исследования опубликованы в журнале The American Naturalist.

Новые исследования показывают, что по мере того, как условия окружающей среды становятся все более непредсказуемыми, некоторые экосистемы не просто приходят в упадок.

Вместо этого они проводят реорганизацию, при этом одни виды берут на себя инициативу, когда другие начинают испытывать трудности, что позволяет общей продуктивности оставаться стабильной или даже расти.

В рамках экологических моделей океанических сообществ более резкие колебания между теплыми и холодными условиями изменяли вклад различных видов в общую продукцию. 

Прослеживая эти закономерности, исследователи из Мичиганского государственного университета (MSU) показали, что изменчивость позволяла одним видам расширять свою ареал именно тогда, когда другие приходили в упадок. 

В этих меняющихся условиях ни один вид не доминировал, однако общая продуктивность продолжала расти по мере того, как вклад видов менялся с течением времени. 

Такая модель ограничивает простое понимание устойчивости, поскольку то, что на одном уровне кажется потерей, на другом может принести выгоду.

Экологи называют такую возможность антихрупкостью, то есть извлечением выгоды из возрастающей изменчивости, а не просто выживанием в ней.

Согласно этой идее, шок не просто проверяет систему на прочность, поскольку он создает условия для проявления качеств, которые лучше проявляют себя в экстремальных условиях.

Устойчивые системы возвращаются к своему первоначальному состоянию, а антихрупкие системы при этом улучшают некоторые выбранные показатели производительности.

Для руководителей эта разница имеет значение, когда сохранение привычного состояния конкурирует с восстановлением, которое происходит в новой форме.

В числе наиболее наглядных примеров оказались фитопланктон — крошечные дрейфующие организмы, питающиеся солнечным светом и углекислым газом.

Поскольку мелкие травоядные животные питаются фитопланктоном, а более крупные животные поедают этих травоядных, изменения в этом регионе могут распространяться по всей морской пищевой цепи.

НАСА отмечает, что фитопланктон помогает перемещать углерод из воздуха в океан, что напрямую связывает его судьбу с изменением климата.

Таким образом, фитопланктон представлял собой показательный эксперимент, поскольку любое ускорение или замедление его роста могло иметь последствия, выходящие далеко за рамки одного вида.

По мере увеличения колебаний температуры некоторые моделируемые виды теряли биомассу — живой материал, который они производили, — в то время как всё сообщество в целом увеличивало свою биомассу.

Разные виды достигали пика численности в разных условиях, поэтому один спад оставлял место для следующего всплеска, вместо того чтобы потянуть всех вниз одновременно.

Такое разнообразие реакций превратило вариативность в ресурс, поскольку сообщество могло использовать преимущества теплых и холодных лет, а также переходных периодов.

Для того чтобы общий объем производства вырос, ни одному виду не обязательно было побеждать каждый год, и это усложняет знакомые истории о стрессе.

Другая модель рассматривала виды, представители которых не в равной степени приспособлены к одним и тем же местным условиям.

Когда количество осадков или температура начинали колебаться, это внутреннее разнообразие предоставляло виду больше способов для продолжения размножения.

Однородные конкуренты могли доминировать в более стабильные периоды, но теряли позиции, когда меняющиеся условия благоприятствовали различным сочетаниям признаков.

В данном случае выживание зависело от разнообразия внутри вида, а не только от разнообразия между видами, и это расширяло область исследований экологов.

Значительная часть климатически обусловленной нестабильности по-прежнему наносит ущерб экосистемам, и в недавнем отчете исследователи предостерегли от использования широких определений, характерных для антихрупких экосистем.

«Как и во многих других случаях, дьявол кроется в деталях», — сказал соавтор исследования Йонас Викман из Университета штата Мичиган. «В моделях планктона то, увеличивалась ли продуктивность, зависело от факторов, ограничивающих численность популяции, включая конкуренцию или выпас».

Один показатель может улучшиться, а другой ухудшиться, поэтому система может выглядеть сильнее по одному критерию и слабее по другому.

Этот аргумент особенно актуален на фоне усиления погодных перепадов, приводящих к засухам, наводнениям, пожарам и жаре в регионах, и без того испытывающих серьезную нагрузку.

Согласно отчету ООН, за последние 20 лет количество крупных наводнений увеличилось более чем вдвое, а число сильных штормов — на 40 процентов.

Среднее потепление по-прежнему имеет значение, однако в статье утверждается, что экологам также необходимо самим отслеживать колебания, всплески и прерывания.

Когда проблема заключается в изменчивости, лучшие вопросы перестают касаться только того, кто выживет, и начинают включать в себя то, что улучшается.

Различие между устойчивостью и антихрупкостью может иметь значение в процессе восстановления, когда руководители выбирают между привычными состояниями и системами, которые хорошо функционируют.

Разработанная в Университете штата Миссисипи концепция, позволяющая выявлять признаки или процессы, которые выигрывают от нарушений, может служить руководством в управлении пожарами, выпасом скота или водными ресурсами.

Необходимо проявлять осторожность, поскольку усиление одной полезной функции, такой как производительность, может одновременно подавлять другой результат, например, стабильность.

Подобные компромиссы превращают антихрупкость не столько в знак успеха, сколько в инструмент для постановки более качественных вопросов.

Проблема углерода приобретает особую актуальность, поскольку любое изменение в росте планктона может повлиять на то, сколько углерода останется в атмосфере или попадет в океан.

По оценкам NOAA, фитопланктон ежегодно поглощает количество углекислого газа, эквивалентное четырем амазонским тропическим лесам. Кроме того, он производит около половины кислорода на Земле, а это значит, что любые изменения климата могут иметь далеко идущие последствия за пределами моря.

Именно поэтому ставки остаются такими высокими для исследователей из Мичиганского государственного университета, поскольку потенциальная глобальная выгода — или ущерб — может быть гораздо больше, чем кажется на первый взгляд.

Природа порой может превратить нестабильность в преимущество, но только благодаря определенным особенностям, взаимодействиям и ограничениям, определяющим, кто извлекает выгоду.

В этом смысле процветание в хаотичной обстановке не гарантирует безопасности, а представляет собой узкую возможность, которую, тем не менее, стоит оценить.