Длина сезона «падающих насекомых» влияет на речные экосистемы
Исследователи из Университета Кобе и Токийского университета показали, что удлинение периода, когда насекомые из окружающего леса попадают в реки, оказывает глубокое влияние на пищевые сети и функции экосистем в водотоках.
Результаты исследования доказывают, что изменения сезонности в лесу также влияют на экосистемы близлежащих рек. Это подчеркивает важность прогнозирования последствий изменения климата для экосистем.
Результаты были опубликованы в Journal of Animal Ecology 4 марта 2021 года.
Ключевые выводы
- Если наземные насекомые присутствуют в реке короткими интенсивными всплесками, это снижает конкуренцию за пищу между лососями. В результате все особи растут одинаково, и между ними наблюдается небольшая разница в размерах.
- Если то же общее количество насекомых доступно в течение длительного периода, возникает иерархия: крупные лососи монополизируют этот ресурс. В итоге растут только крупные рыбы, а разброс в размерах особей увеличивается.
- Интенсивный или пролонгированный период доступности насекомых по-разному влияет на численность донных беспозвоночных и скорость разложения листьев. Этот эффект наблюдался только в тех экспериментальных группах, где большинство донных беспозвоночных (например, хирономиды) были легкой добычей для рыб.
- Исследование показало, что длина сезонных циклов оказывает домино-эффект на экосистемы. Результаты указывают на важность понимания и прогнозирования реакции экосистем на изменение климата.
Методология и результаты
Эксперименты проводились в больших искусственных водоемах на полевой станции в 2016 году. В течение 90 дней всем группам давали одинаковое общее количество наземных беспозвоночных (личинок мучного хрущака), но по разным схемам:
- Импульсные группы: концентрированная выдача в течение 30 дней в середине эксперимента.
- Пролонгированные группы: равномерная выдача в течение всех 90 дней.
- Контрольные группы: без добавления наземных насекомых.
Исследователи измеряли содержимое желудков и размер тела рыб, численность донных беспозвоночных и скорость разложения листьев.
Рост и размер рыб: В импульсных группах крупным рыбам было сложно монополизировать обильный единовременный корм, поэтому мелкие особи тоже могли его есть. Размеры рыб в итоге были схожими. В пролонгированных группах крупные рыбы легко отбирали корм, оставляя мелких без пищи, что привело к большому разбросу в размерах. Среди доминирующих рыб в этой группе также обнаружились достигшие половой зрелости особи.
Пищевые сети и функция экосистемы:
- В импульсных группах, где все рыбы ели мучных червей, потребление ими донных беспозвоночных значительно снизилось по сравнению с контролем.
- В пролонгированных группах мелкие рыбы, лишенные доступа к червям, часто потребляли донных беспозвоночных. Общее потребление донных беспозвоночных здесь не снизилось значительно.
- Как следствие, численность донных беспозвоночных была наибольшей, а скорость разложения листьев — самой высокой в импульсных группах. В пролонгированных группах, где мелкие рыбы активно ели донных беспозвоночных, эти показатели были ниже.
- Этот косвенный положительный эффект (от наличия наземных насекомых через изменение диеты рыб к росту численности донных беспозвоночных и ускорению разложения листьев) был сильнее в импульсных группах. Эффект проявлялся, только когда среди донных беспозвоночных преобладали легкодоступные для рыб виды (хирономиды), но не наблюдался при доминировании труднодоступных (например, изопод).
Значение и дальнейшие исследования
Это исследование впервые доказало, что продолжительность периода поступления насекомых из леса в реки значительно влияет на рост и структуру популяции лосося, пищевые сети и функционирование экосистем.
Учитывая эти результаты, можно ожидать, что глобальное изменение климата, влияя на сезонность организмов в одной экосистеме (лесу), вызовет значительные ripple-эффекты в связанных с ней экосистемах (реках).
В настоящее время исследователи создали сеть наблюдательных пунктов по всей Японии (от Хоккайдо до Кюсю) для долгосрочного мониторинга сезонной динамики насекомых в лесах и реках. Сочетая такие наблюдения с полевыми экспериментами, они надеются глубже понять и предсказать, как изменение климата влияет на сезонные аспекты экосистем.