Разнообразие видов лесных деревьев зависит от индивидуальных различий
Полвека ученых озадачивал парадокс: модели ясно показывают, что сосуществование конкурирующих видов зависит от их разной реакции на доступность ресурсов, но исследования деревьев-конкурентов не находят таких различий на уровне видов.
Например, черный тупело и красный клен тысячелетия сосуществуют в подлеске восточных лесов США, но видовые данные почти не показывают, что они по-разному реагируют на колебания света, влажности почвы и других ресурсов. А ведь именно эти различия необходимы для их долгосрочного сосуществования.
Новое исследование в журнале Science предлагает решение этой загадки.
Различия есть, но их не видно на уровне видов
«Видовые различия существуют, как и предсказывает теория, но данные на уровне видов их не показывают», — говорит лесной эколог Джеймс Кларк из Университета Дьюка, автор работы. Чтобы их увидеть, нужно перейти на уровень отдельных особей.
Видовые исследования, которые доминировали в прошлом, опираются на усредненные реакции популяций по нескольким измеряемым параметрам (например, рост на солнце vs. выживание в тени). Они упускают большинство тонких способов, которыми виды различаются.
«Окружающая среда меняется тысячами способов, — объясняет Кларк. — Виды могут по-разному реагировать во всех этих измерениях, а мы можем измерить лишь несколько из них».
Анализ на уровне отдельных деревьев
Кларк проанализировал более 226 000 «дерево-лет» данных от более чем 22 000 отдельных деревьев 33 видов. Деревья находились в 11 лесах на юго-востоке США, включая объект долгосрочных экологических исследований (LTER) Национального научного фонда (NSF) «Ковита».
Для каждого дерева он оценивал ежегодные темпы роста, плодовитость и риск гибели на основе наблюдений за диаметром, кроной, высотой, репродуктивным статусом, выживанием и распространением семян за периоды от 6 до 18 лет.
Ключевой вывод: конкуренция сильнее внутри вида
Тщательный анализ не выявил ожидаемых компромиссов (tradeoffs) в усредненных по видам показателях. Однако он показал, что отдельные особи реагируют на среду по-разному, но реакции особей одного вида более схожи между собой, чем с реакциями особей другого вида.
Это важно, потому что сходство реакций внутри вида концентрирует конкурентное давление внутри вида, а не между видами. «Склонность конкурировать внутри вида позволяет нескольким видам делить ландшафт», — говорит Кларк.
Эти результаты согласуются с экологической теорией: для сосуществования конкурентов конкуренция внутри вида должна быть сильнее, чем между видами.
Новый взгляд на экологические проблемы
Смена перспективы дает новое понимание актуальных проблем, например, инвазий чужеродных видов.
«Раньше мы думали: раз местные виды уже конкурируют за ограниченные ресурсы, захватчикам должно быть особенно трудно внедриться и успешно конкурировать, — говорит Кларк. — Но эти результаты показывают, что конкурентное исключение работает не так хорошо, как мы думали».
Понимание того, что разнообразие, вероятно, контролируется вариациями во многих измерениях, помогает объяснить, почему инвазии так распространены, и предлагает новые способы осмысления их успеха.