Кальциевые карстовые породы меняют широтный градиент разнообразия лесов

Новое исследование под руководством профессора Чэнь Хунсона из Института субтропического сельского хозяйства Китайской академии наук показало, что богатый кальцием карстовый фундамент может изменять широтный градиент разнообразия (LDG) в лесных экосистемах. Результаты, опубликованные в журнале Diversity and Distributions 6 октября, дают эмпирические доказательства того, что геологическое разнообразие может модулировать или даже обращать вспять традиционный LDG, влияя на почвообразование и доступность питательных веществ.

Традиционно видовое разнообразие растений снижается с увеличением широты (LDG). Однако в карстовых ландшафтах этот паттерн может меняться из-за сильного влияния кальциевых пород на почву.

Учёные исследовали, как свойства горных пород и почвы влияют на LDG, сравнив два контрастных типа: карстовые и некарстовые леса. Результаты ясно показывают, что тип фундамента меняет LDG в карстовых экосистемах.

Были обследованы 60 парных лесных участков вдоль 10-градусного широтного трансекта в шести природных резерватах. Учтено 654 вида древесных растений и 17 740 отдельных деревьев. Интеграция данных о растительности, геохимии пород, физико-химических свойствах почвы и структурное уравнение моделирования (SEM) позволили количественно оценить влияние климата и взаимодействия пород с почвой на биоразнообразие.

Ключевые результаты:

• Свойства почвы: В сходных климатических условиях карстовые леса имели более низкое содержание SiO₂ в породе и меньшую глубину почвы, но более высокие концентрации, связанные с кальцием и магнием (SoilPC1).
• Широтный градиент в карстах: Содержание SiO₂ в породе и глубина почвы увеличивались к более высоким широтам, а SoilPC1 — снижался.
• Обратный LDG: В некарстовых лесах разнообразие видов снижалось с широтой (традиционный LDG). В карстовых лесах наблюдалась обратная картина — разнообразие росло с увеличением широты.
• Причина инверсии: SEM-анализ показал, что положительное влияние климата на разнообразие (суммарный эффект = 0.22) перекрывалось сильным отрицательным влиянием SoilPC1 (суммарный эффект = −0.33). Это указывает, что именно ограничивающие свойства карстовых почв — ключевой драйвер смены паттерна.
• Связь с геологией: Разнообразие в карстовых лесах сильно коррелировало с содержанием SiO₂ в породе (R²=0.71), глубиной почвы (R²=0.36) и SoilPC1 (R²=0.19), что говорит о тесной связи геологической неоднородности и биоразнообразия.

Исследование устанавливает механистическую связь между химией пород, почвенной средой и разнообразием растительных сообществ, предлагая новый взгляд на геологический контроль распределения биоразнообразия в мире.

Как отмечают авторы исследования, профессора Ни Юньпэн и Чэнь Хунсон, геологическое разнообразие необходимо учитывать в стратегиях сохранения биоразнообразия и экологического восстановления, особенно в климатически чувствительных карстовых регионах.