Исследование раскрывает синхронность, связывающую леса водорослей с пляжем
Леса водорослей в проливе Санта-Барбара и его песчаные пляжи тесно связаны. Гигантская водоросль, вид-основатель каменистых рифов, служит важной частью пляжной пищевой сети, поскольку её слоевища отрываются от леса и переносятся на пляж. Но связь глубже.
В статье, опубликованной на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences, команда учёных показала, что леса водорослей могут не только поставлять пищу мелким ракообразным, живущим в песке, но и влиять на динамику пищевой сети песчаного пляжа.
"Количество водорослей на рифе меняется со временем таким образом, что пики и спады их обилия в нескольких лесах совпадают", — сказал ведущий автор Джонатан Уолтер. "Это то, что мы называем синхронностью. Она связана со способностью систем сохраняться в условиях меняющейся среды. Небольшая асинхронность позволяет системам быть устойчивыми к колебаниям и, следовательно, более стабильными".
Исследование раскрывает роль синхронности в пляжной пищевой сети, что имеет более широкие последствия, поскольку климат меняется таким образом, что может изменить функционирование связанных экосистем.
Выявление роли синхронности в этих экосистемах заполняет ключевой пробел в понимании связи рифа и пляжа.
"И лес водорослей, и пляж — высокодинамичные экосистемы", — сказала соавтор Дженни Дуган. "То, как взаимодействует и ведёт себя динамика этих двух экосистем, — ключевой вопрос, особенно учитывая, что пляжная система так сильно зависит от леса водорослей".
В синхронии
Хотя синхронность — естественное и повсеместное явление, её механизмы и последствия ещё не до конца понятны.
Исследовательская группа стремилась понять, может ли и как выброшенная на берег водоросль (детрит) влиять на динамику пляжной экосистемы. Например, как виды могут реагировать на изменение среды и насколько устойчива пляжная экосистема к нарушениям?
Для этого в исследовании использовались долгосрочные данные с площадки долговременных экологических исследований UCSB Santa Barbara Coastal, поддерживаемой Национальным научным фондом (NSF). Модель команды была построена на временных рядах данных о ветре, волнах, выброшенной водоросли и ширине пляжа на пяти песчаных пляжах за 11 лет.
Она выявила паттерны синхронности: количество выброшенной водоросли на пляжах можно было объяснить совместными колебаниями обилия водорослей в лесу, волновой активности и ширины пляжа. На самых длинных временных масштабах биомасса леса водорослей и ширина пляжа были основными факторами, определяющими количество выброшенной водоросли.
Пляжные мелодии
"Мы обнаружили важные временные лаги в этой синхронности", — сказала Дуган. "Всё было не так просто, как одновременное изменение — это было похоже на отдельные песни или мелодии, которые соединялись разными способами. Это делало паттерны более сложными, поэтому потребовался тип анализа, который мы использовали".
Важно, что исследователи обнаружили, что эта синхронность пересекает границу океана и суши. Обилие хищных береговых птиц, таких как песочники и ржанки, отставало от поступления выброшенной водоросли на пляжи.
"Попав на пляж, выброшенная водоросль питает высокопродуктивное сообщество мелких беспозвоночных — ракообразных и насекомых, которые, в свою очередь, являются излюбленной пищей береговых птиц", — объяснила Дуган. Межсистемная синхронность особенно примечательна, добавила она, потому что пляжная экосистема так сильно зависит от этих "субсидий" водорослей.
Динамичная природа
"Динамичная природа лесов водорослей, с точки зрения их высокой продуктивности и оборота, уникальна для экосистем, структурированных вокруг видов-основателей", — сказал соавтор и прибрежный эколог Кайл Эмери.
"Это позволяет нам наблюдать изменения многократно по сравнению с другими видами-основателями и даёт возможность наблюдать множество различных состояний, процессов и функций системы. Это позволило нам быстрее проанализировать эти вопросы межэкосистемной синхронности".