Экстремальные погодные условия влияют на биоразнообразие сильнее, чем постепенные изменения климата

Новое исследование показало, что увеличение изменчивости локальных условий может нанести биоразнообразию больший вред, чем медленные климатические сдвиги.

Учёные прогнозируют более частые штормы, засухи, наводнения и волны жары по мере потепления на Земле. Хотя экстремальные погодные явления, казалось бы, должны бросать вызов экосистемам, влияние колеблющихся условий на биоразнообразие может быть как отрицательным, так и положительным. Например, виды, способные переносить лишь узкий диапазон температур, могут исчезнуть, но нестабильность среды также может помешать доминирующим видам вытеснить конкурентов.

«Представьте виды с разными оптимальными температурами для роста. В изменчивом мире ни один из них не может получить преимущество, и они сосуществуют», — пояснил эколог Джонатан Шурин из Калифорнийского университета в Сан-Диего, руководивший проектом. Подобные положительные эффекты наблюдались для популяций самых разных организмов — от травянистых растений и пустынных грызунов до микроскопических животных, называемых зоопланктоном.

Исследование зоопланктона в десятках пресноводных озёр на протяжении десятилетий выявило оба эффекта. Шурин и его коллеги обнаружили меньше видов в озёрах с наиболее изменчивой химией воды. Однако в озёрах с наибольшими колебаниями температуры обитало большее разнообразие зоопланктона. Результаты опубликованы в журнале Ecology Letters 21 января.

В исследовании использовались данные девяти отдельных долгосрочных экологических проектов, включавших в общей сложности 53 озера в Северной Америке и Европе. Помимо отбора проб зоопланктона, учёные также регулярно, каждый сезон, проводили физические измерения в течение периодов от 3 до 44 лет.

На основе этих данных они рассчитали изменчивость 10 физических свойств, включая pH и уровень питательных веществ, таких как органический углерод, фосфор и азот. Также учитывались температура и количество растворённого кислорода как у поверхности, так и у дна каждого озера. Авторы отдельно проанализировали изменчивость в зависимости от скорости изменений: межгодовые колебания рассматривались отдельно от сезонных или более быстрых изменений.

Популяции зоопланктона быстро реагируют на изменения из-за высокой скорости размножения. «За одно лето вы наблюдаете десятки поколений, — отметил Шурин. — Для млекопитающих или однолетних растений потребовались бы сотни или тысячи лет, чтобы увидеть такой же оборот популяции».

Закономерность сохранялась на всех временных масштабах: в озёрах с колеблющейся химией воды было обнаружено меньше видов зоопланктона, а в озёрах с изменчивой температурой — больше. Авторы отметили, что наблюдаемые колебания температуры оставались в пределах нормальных диапазонов для этих озёр. Однако некоторые химические показатели, особенно pH и уровень фосфора, выходили за обычные пределы из-за загрязнения и кислотных дождей.

Авторы предположили, что изменчивость окружающей среды во времени может как способствовать, так и снижать биоразнообразие в зависимости от скорости и диапазона колебаний.

«Возможно, это зависит от предсказуемости среды. Если происходят резкие изменения во времени, виды могут не суметь запрограммировать свои жизненные циклы на активность в подходящих условиях. Им нужна способность считывать сигналы, чтобы вылупляться в нужное время, — сказал Шурин. — Если среда очень непредсказуема, это может быть плохо для разнообразия, потому что многие виды просто не смогут синхронизировать с ней свои жизненные циклы».