Редкие дюнные растения процветают благодаря нарушениям

Начиная с 1880-х годов, прибрежные дюны в США засаживали европейским пляжным травянистым злаком (Ammophila arenaria), чтобы закрепить песок и предотвратить его перемещение. Трава справилась со своей задачей. Задерживая песок своими глубокими корнями, она сделала дюны у берега выше и круче, уменьшив перемещение песка вглубь суши. Но, как и многие попытки контролировать природу, это имело непредвиденные последствия.

Хотя дюны могут казаться бесплодными, на самом деле они являются резервуарами биоразнообразия. Многие растения и животные адаптированы к жизни в мозаике открытых и стабилизированных микро-сред обитания, характерной для дюн, подверженных частым ветровым нарушениям.

Распространение пляжной травы и фиксация песка поставили под угрозу местные растения и животных. Известно, что многие местные дюнные растения являются видами «ранних сукцессионных стадий», то есть зависят от открытых участков песка, создаваемых штормовыми «выдуваниями», по крайней мере на одной стадии своего жизненного цикла, и поэтому страдают, когда дюны долго остаются нетронутыми. Однако количественных данных, подтверждающих эту зависимость, было мало.

В онлайн-выпуске PLOS ONE от 2 апреля Элеонора Пардини и её коллеги опубликовали демографическое исследование двух исчезающих растений на территории национального побережья Пойнт-Рейес к северу от Сан-Франциско: люпина Тидстрёма (Lupinus tidestromii) и лайи прибрежной (Layia carnosa). Их работа показала, что оба вида предпочитают открытый песок, а скорость прорастания люпина значительно выше на недавно нарушенных открытых участках, чем на уже покрытых растительностью. «Было интересно получить конкретные цифры, подтверждающие потребность растений в нарушенной среде обитания», — сказала Пардини.

Эти данные укрепляют аргументы в пользу восстановления исторического режима нарушений путём удаления пляжной травы и возобновления движения песка. «Наши результаты показывают, что для сохранения местных видов растений могут потребоваться масштабные восстановительные работы», — отметила Пардини.

Растения — не единственные обитатели дюн, адаптированные к ветровым нарушениям. Например, западный снежный зуёк (Charadrius nivosus nivosus), ещё один исчезающий вид, обитающий в Пойнт-Рейес, выбирает для ухаживания и гнездования участки с открытым песком.

Однако спасение местных видов — не единственная причина для восстановления дюн. Пляжная трава изменяет топографию дюн таким образом, что делает их более уязвимыми к эрозии. Местные травы не такие густые, поэтому допускают некоторое движение песка. Дюна остаётся немного подвижной в ответ на штормовые нагоны и сильные приливы.

Пляжная трава, напротив, создаёт высокие крутые передние дюны, где песок закреплён настолько плотно, что дюны не могут выдержать ударов. Вместо того чтобы поглощать энергию сильных волн, целые куски дюны, скреплённые растениями, отламываются и падают в океан.

Жизнь в песке

Дюны в Пойнт-Рейес отличаются невероятным видовым разнообразием. Многие местные растения выработали интересные адаптации к трудностям жизни в песке. Например, у люпина Тидстрёма волосистые листья, которые удерживают тонкий слой насыщенного водой воздуха рядом с листом, замедляя транспирацию.

Люпины, как и другие растения ранних сукцессионных стадий, способны пережить засыпание песком. Семена люпина Тидстрёма также имеют твёрдую семенную оболочку, что помогает им оставаться жизнеспособными даже после длительного пребывания в песке. Фактически, для прорастания семени его оболочка должна быть «скарифицирована» (повреждена) при трении о песок.

Песчаный эксперимент

Исследование стало возможным благодаря сотрудничеству с соавтором Тиффани Найт, экспертом по методу моделирования — анализу жизнеспособности популяций. Этот метод позволяет прогнозировать судьбу популяции исчезающих видов при различных сценариях управления, основываясь на данных о рождаемости и смертности.

Для исследования в PLOS ONE учёные обследовали растительность на 145 случайно выбранных участках размером один квадратный метр в дюнах у лагуны Эбботт — районе, где сохранилась крупнейшая популяция люпина Тидстрёма. Анализ данных показал, что оба редких растения встречаются на открытом песке чаще, чем можно было бы ожидать случайно, а проростки люпина Тидстрёма особенно предпочитают открытые участки.

«Наша модель показывает, что скорость роста популяции люпина Тидстрёма выше на ранних стадиях сукцессии, чем на поздних, в основном из-за более высокой всхожести семян», — сказала Пардини.

Учёные надеются, что накопленные данные помогут ответить на важные вопросы управления, один из ключевых — как лучше всего восстановить естественную дюнную систему, способную «гнуться, а не ломаться» под напором ветра.

«Поскольку изменение климата приводит к более частым штормам, интенсивным приливам и экстремальным штормовым нагонам, наличие нетронутых естественных дюн в прибрежных районах действительно очень важно», — заключила Пардини.