Как инвазивные растения влияют на экосистему

Acacia longifolia, вид акации из семейства Fabaceae, родом из Австралии, изначально культивировался в Португалии для закрепления песчаных дюн, а теперь бесконтрольно распространяется, по-разному влияя на местные виды. Поскольку растение может использовать азот из воздуха благодаря симбиотическим отношениям с бактериями на корнях, быстро растет и производит много биомассы, оно обогащает естественно бедную питательными веществами дюнную экосистему азотом, приводя к нежелательному эффекту удобрения. Кроме того, оно потребляет больше воды, чем местные виды.

Экологи разработали новый подход, опубликованный в журнале PLOS ONE, для выявления зон, в которых акация взаимодействует с аборигенными видами. Команда установила, что инвазивный вид негативно влияет на развитие одних местных видов, не оказывает эффекта на другие и даже способствует лучшему росту нескольких видов.

Метод исследования: изотопные ландшафты (изоскейпы)

Взаимодействия между растениями и их живой и неживой средой решающим образом влияют на структуру и функцию экосистем. Чтобы определить силу и пространственную зону влияния таких взаимодействий, исследовательская группа использовала стабильные изотопы — тяжелые, нерадиоактивные формы элементов. Их соотношение может дать информацию о том, где и как образовался материал.

Изоскейпы (от «isotope» и «landscape») в виде карт показывают, как изотопы распределены в ландшафте. Команда использовала изоскейпы на основе листового материала местных видов, чтобы показать, где доля азота, фиксированного акацией, высока и где инвазивный вид влияет на рост других видов — положительно из-за дополнительного азота или отрицательно из-за конкуренции за воду.

Видоспецифичное влияние

• Карликовый кустарник из семейства Ericaceae демонстрирует сильно возросшие концентрации азота и более эффективный фотосинтез в большом радиусе вокруг акации.
• Сосна пиния (Pinus pinea) использует лишь очень небольшие количества дополнительного азота.
• Карликовый кустарник из семейства Fabaceae, который также может использовать фиксированный атмосферный азот, вообще не подвержен влиянию акации.

Результаты показывают, что взаимодействие между акацией и местными растениями является видоспецифичным. Влияние также варьируется в зависимости от количества азота или воды, доступного виду.

Картирование зон влияния

Чтобы интегрировать эту информацию в карту, ученые провели кластерный анализ. Этот статистический метод находит подгруппы в исследуемой области, которые демонстрируют схожую комбинацию измеренных значений, позволяя интерпретировать их как зоны влияния.

Цель этих анализов — лучше описать, прояснить и понять сложные взаимосвязи и динамику, управляющие природными экосистемами.