Экзотические виды растений повышают продуктивность экосистем
В совместной публикации в журнале Ecology Letters немецкие и американские биологи сообщили об увеличении производства биомассы в экосистемах, колонизированных чужеродными видами растений. По мнению исследователей, в условиях изменения климата такие и другие изменения экосистем будут происходить всё чаще.
Во всём мире виды растений и животных всё чаще проникают в экосистемы, где им не место, из-за влияния человека. Это явление известно как биологическое вторжение. Наблюдательные исследования показывают, что вторжение чужеродных видов растений может изменять экосистемы. Один из важных аспектов — производство биомассы: по сравнению с нетронутыми экосистемами, продуктивность экосистем с чужеродными видами значительно выше. Однако в таких чисто наблюдательных исследованиях невозможно различить причину и следствие. Вопрос в том, предпочитают ли экзотические виды растений колонизировать более продуктивные экосистемы, или же повышенная продуктивность является результатом вторжения.
Чтобы разобраться в этом вопросе, исследователи из UFZ объединились с коллегами из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге, Университета Монтаны, Калифорнийского университета и Лесной службы США. Они смоделировали вторжения, создав экспериментальные участки в трёх различных луговых регионах — в Центральной Германии, Монтане и Калифорнии. На них было высеяно по 20 местных и 20 чужеродных видов растений (для каждого региона соответственно). Исследователи изучали, влияют ли и в какой степени травоядные мелкие млекопитающие (например, мыши, полёвки или суслики), а также механическое нарушение почвы на способность чужеродных видов к колонизации.
Экспериментальный дизайн был одинаковым для всех трёх регионов для обеспечения сопоставимости. Целью было выяснить, существуют ли общие закономерности, независимо от землепользования, видового состава и климатических различий.
Когда экспериментальные участки не подвергались механическому нарушению, а у травоядных мелких млекопитающих был свободный доступ к ним, различий в реакции на посев чужеродных видов между тремя регионами не обнаружилось. Производство биомассы было лишь немного выше, чем в экосистемах с исключительно местными видами, а устойчивость к вторжениям — высокой. Присутствие и аппетит травоядных мелких млекопитающих во многом ответственны за устойчивость лугов к вторжениям экзотических видов растений.
Если мелких травоядных млекопитающих исключали с помощью изгородей, или почву нарушали механически, или применяли оба метода, результаты были значительно иными: экосистемы оказывались менее устойчивыми к вторжениям, а производство биомассы становилось значительно выше. Увеличение продуктивности наблюдалось во всех трёх климатически совершенно разных регионах. Следовательно, по-видимому, существует универсальное явление: экзотические виды растений не обязательно предпочитают более продуктивные экосистемы — их чужеродное происхождение как таковое приводит к увеличению производства биомассы, что, таким образом, является эффектом, а не причиной вторжения.
Пока нет объяснения, почему экзотические виды растений так резко увеличивают производство биомассы. Возможно, успешно закрепиться на новой территории способны только те чужеродные виды, которые особенно продуктивны и конкурентоспособны. Другой причиной может быть отсутствие специализированных на этих видах паразитов и патогенов.
Для изучения долгосрочных реакций луговых экосистем на закрепление чужеродных видов растений исследователи планируют будущие наблюдения за дальнейшим развитием видов на экспериментальных участках. Предполагается, что чужеродные виды будут всё больше вытеснять местные из экосистемы — сокращение видового богатства означало бы ещё одно драматическое изменение для природных экосистем.