Глобализация переплетает сеть жизни заново

По мере распространения инвазивных видов по миру сложные сети взаимодействий между растениями и животными в экосистемах становятся всё более похожими. Этот процесс, вероятно, усилит влияние глобализации на природу и повысит риски масштабных экологических нарушений.

Исследователи из Национального центра синтеза социально-экологических данных (SESYNC) Университета Мэриленда и Центра динамики биоразнообразия в меняющемся мире (BIOCHANGE) Орхусского университета обнаружили, что инвазивные виды с ускоряющейся скоростью меняют мутуалистические отношения между растениями и животными, создавая новые экологические связи между ранее изолированными экосистемами. Их исследование опубликовано на обложке выпуска журнала Nature от 3 сентября.

Утрата «портфельного эффекта» биоразнообразия

Биоразнообразие меняется не только из-за потери видов, но и из-за того, что видовой состав в разных регионах становится более схожим — процесс, называемый биотической гомогенизацией. Подобно тому, как диверсификация инвестиционного портфеля защищает его от спада в отдельных секторах, разнообразие экосистем защищает природные системы от повсеместного коллапса.

Исследование показало, что гомогенизация затрагивает мутуалистические сети, состоящие из растений и животных, распространяющих их семена. Анализ данных с сотен участков по всему миру показал, что взаимодействия с участием инвазивного растения или животного увеличились в семь раз за последние 75 лет. Утрата «портфельного эффекта» повышает риск масштабных нарушений из-за таких стрессоров, как изменение климата или вспышки заболеваний.

Инвазивные виды также меняют структуру мутуалистических сетей, снижая стабильность отдельных экосистем. В естественных экосистемах часто существуют «компартменты» — группы тесно взаимодействующих видов, слабо связанных с другими. «Это обеспечивает устойчивость сети, поскольку нарушение (перепромысел, болезнь, пестицид), затрагивающее один вид, не распространяется на виды в других компартментах», — пояснил автор исследования Эван Фрик (SESYNC). Исследование показывает, что инвазивные виды часто настолько универсальны, что взаимодействуют с несколькими компартментами, разрушая их структуру и подвергая большему числу видов риску от одного нарушения.

Разрушение географической изоляции

Исследование также демонстрирует, как регионы, которые исторически из-за географической изоляции имели разные комбинации видов и взаимодействий, теперь оказываются связанными. «Взаимодействие, при котором чёрные дрозды распространяют семена боярышника, обычно для Европы. Сегодня это же взаимодействие происходит на противоположной стороне планеты, в Новой Зеландии, куда оба вида были завезены людьми», — привёл пример Фрик.

Исследователи количественно оценили, как инвазивные виды изменили географические паттерны в глобальной сети мутуалистических взаимодействий. «Поразительно видеть, как естественные биогеографические паттерны, существовавшие миллионы лет, стираются так быстро», — отметил Фрик. Следствием этих новых связей является влияние инвазивных видов на уникальные коэволюционные отношения в изолированных местах, таких как Мадагаскар, Гавайи или Новая Зеландия. Утрата изоляции меняет траектории коэволюции этих мутуализмов, что может привести к эволюции более схожих черт у видов в разных частях мира. «Однако со временем инвазивные виды сами могут дивергировать от исходных популяций, адаптируясь к новой среде», — добавил соавтор работы, профессор и директор BIOCHANGE Йенс-Кристиан Свеннинг.

Обратные связи, формирующие экосистемы будущего

Как взаимовыгодные взаимодействия, мутуализмы по распространению семян могут определять, какие виды будут успешными по мере изменения экосистем. Согласно исследованию, инвазивные виды в два раза чаще, чем аборигенные, взаимодействуют с партнёрами, которые также являются инвазивными. Эта обратная связь может способствовать регенерации инвазивных растений в ущерб аборигенным видам. «Это может иметь каскадные гомогенизирующие эффекты для растительных сообществ при естественном восстановлении деградированных лесов, а также при смещении ареалов растений из-за изменения климата», — пояснил Фрик.

Управление утратой сложности

«Хотя многие непреднамеренно завезённые виды могут вызывать гомогенизирующие эффекты, угрожающие целостности экосистем, другие инвазивные виды могут приносить экологическую пользу или даже обращать вспять эффекты биотической гомогенизации», — продолжил Свеннинг. На Гавайских островах инвазивные животные выполняют почти всё распространение семян для аборигенных растений после многочисленных вымираний и резкого сокращения популяций местных птиц.

Хотя Гавайи — крайний случай, экосистемы по всему миру пережили резкое сокращение численности крупнейших животных, многие из которых являются важными распространителями семян. Как и птицы на Гавайях, инвазивные крупные млекопитающие могут выполнять функции, утраченные из-за сокращения аборигенных видов. «Наше будущее исследование будет направлено на выявление видов, взаимодействия которых с большей вероятностью приведут к дальнейшей гомогенизации экосистем, и тех, которые могут обратить гомогенизацию вспять, заполняя экологические ниши, утраченные из-за прошлого сокращения видов», — заключил Свеннинг.