Всего несколько растений могут определить будущее целых экосистем

Фото из открытых источников

По мере потепления климата меняются и растительные сообщества. Учёным уже давно известно, что виды, предпочитающие более тёплые условия, становятся всё более распространёнными, в то время как растения, лучше приспособленные к более низким температурам, постепенно теряют свои позиции. 

Менее ясно, почему именно это происходит и как эти изменения на самом деле проявляются в реальных экосистемах. Новое исследование, проведенное под руководством Мичиганского университета (UM), подтверждает, что повышение температуры является движущей силой этого процесса, известного как термофилизация. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Исследователи также обнаружили нечто более удивительное: во многих растительных сообществах изменения обусловлены лишь небольшим числом видов.

До настоящего времени большая часть доказательств термофилизации была получена на основе полевых наблюдений. Ученые заметили, что количество теплолюбивых растений увеличилось, но эти исследования не смогли полностью исключить другие возможные причины.

Это новое исследование отличалось тем, что основывалось на шести долгосрочных экспериментах, в которых потепление проверялось напрямую, в то время как другие факторы контролировались. Это позволило исследователям с гораздо большей уверенностью заявить, что именно температура является причиной этих изменений.

Это означает, что данная закономерность не просто происходит параллельно с изменением климата, а является одним из способов, с помощью которых растительные экосистемы активно реагируют на него.

Самой интересной частью исследования, пожалуй, станет то, что команда обнаружила дальше.

«Возможно, сообщество состоит из десятков различных видов, но, как мы обнаружили, на самом деле лишь небольшое их количество отвечает за изменения температурного профиля сообщества», — сказала совтор исследования Кара Добсон из Мичиганского университета.

Это открытие меняет представление о подобной адаптации. Вместо того чтобы рассматривать целую популяцию растений, движущихся вместе равномерным и постепенным образом, кажется, что большую часть работы выполняют несколько влиятельных растений.

Это не означает, что учёные могут просто составить универсальный список «важных» видов и использовать его повсюду. Фактически, один из ключевых выводов исследования заключается в том, что виды, вызывающие изменения, различаются от места к месту.

Исследователи не обнаружили общего происхождения или очевидных признаков, которые могли бы с достаточной степенью достоверности предсказать, какие растения в конечном итоге окажут наибольшее воздействие.

«Эта термофилизация происходит совершенно специфическим образом на каждом из исследованных нами участков», — сказала Добсон.

То, что важно для луговых экосистем в Оклахоме, может быть неважно для Калифорнии или Миннесоты. В каждой экосистеме, похоже, есть своя небольшая группа видов, которые в конечном итоге определяют реакцию сообщества.

Исследовательская группа использовала данные с шести экспериментальных участков в Миннесоте, Оклахоме, Вайоминге и Калифорнии, охватывающих широкий спектр экосистем. Каждый эксперимент длился не менее семи лет.

Чтобы понять, как меняется сообщество, исследователи использовали так называемый индекс температуры сообщества (CTI).

Проще говоря, CTI отражает среднюю температурную предпочтительность видов растений в сообществе, взвешенную по численности этих видов. Таким образом, если теплолюбивые растения начинают встречаться чаще, CTI повышается.

«Первый вопрос: повышается ли индекс CTI с потеплением?» Ответ — да, и это поразительно последовательный результат», — сказал соавтор исследования Кай Чжу из Мичиганского университета. «Следующий вопрос, который можно назвать атрибуцией: какие виды вносят свой вклад и в каком объеме? Мы обнаружили, что не все виды вносят равный вклад – лишь небольшое количество видов вносит наибольший вклад».

Полученные результаты могут оказаться полезными для землепользователей и специалистов по охране природы, стремящихся подготовить экосистемы к потеплению климата в будущем.

Если большую часть работы выполняют лишь несколько видов, то усилия по повышению устойчивости местообитаний могут быть более целенаправленными, чем считалось ранее. 

Вместо того чтобы пытаться управлять всеми видами одинаково, возможно, целесообразнее сосредоточиться на растениях, которые фактически определяют реакцию сообщества на потепление.

«Мы считаем, что эта информация будет очень полезна для землепользователей и защитников природы, особенно в перспективе, если они хотят предотвратить изменение климата», — сказал Добсон.

Это может означать, например, поощрение определенных видов, адаптированных к теплому климату, с целью повышения устойчивости целых растительных сообществ. В полученных результатах есть что-то обнадеживающее, даже если они также показывают, насколько сложны экосистемы на самом деле.

С одной стороны, исследование предполагает, что при планировании мер по борьбе с изменением климата руководителям не обязательно рассматривать каждый вид растений в данной среде обитания как одинаково важный. С другой стороны, поскольку ключевые виды различаются в разных местах, универсального ответа не существует.

«В некоторой степени это делает управление изменением климата немного удобнее», — говорит Чжу. «Это означает, что вам не нужно уделять каждому виду в экосистеме одинаковое внимание. Вы можете сосредоточиться на тех видах, которые действительно вносят изменения в сообщество».