Экология по принципу видеоигры помогает понять климатический кризис в лесах
Изменение климата влияет на растения не только через экстремальные события (пожары, наводнения), но и через более медленные, тонкие изменения в их жизненном цикле: скорость роста, продолжительность жизни, время размножения и количество семян тесно связаны с местным климатом.
Даже небольшие сдвиги в температуре и количестве осадков могут сместить ключевые жизненные стадии. Например, сокращение осадков на юго-западе Австралии связано со снижением выживаемости и производства семян у кустарника Banksia hookeriana.
В пожарозависимых экосистемах юго-восточной Австралии огонь, с одной стороны, убивает растения, а с другой — критически важен для их восстановления. Некоторые виды требуют огня для высвобождения семян, другие могут отрастать после пожара из защищенных тканей. Однако время между пожарами крайне важно для выживания многих видов.
Что происходит с растениями, когда климат и режим пожаров меняются одновременно?
В новом исследовании, опубликованном в Ecography, ученые создали компьютерную модель для проверки комбинированного влияния изменений жизненного цикла растений и режима пожаров на разные виды в смоделированных, но реалистичных условиях.
Подход похож на видеоигру:
- Выбирается вид («персонаж») с набором атрибутов.
- Выбирается ландшафт для исследования.
- Выбирается тип испытания (сценарий изменений).
- Запускается модель, чтобы увидеть, насколько успешно растение выживает.
Были выбраны четыре вида, представляющих две стратегии реакции на огонь:
- «Обязательные семенники» (obligate seeders): пустынная банксия (Banksia ornata) и болотный бородач (Leucopogon esquamatus). Пожар обычно убивает всё растение, и оно полагается на запас семян (в кроне или почве) для восстановления.
- «Восстанавливающиеся» виды: пильчатая банксия (Banksia serrata) и клювовидная хакея (Hakea rostrata). Они также производят семена, но могут и отрастать после пожара, что ускоряет восстановление.
Моделирование проводилось для двух ландшафтов:
- Голубые горы (Коломатта) в Новом Южном Уэльсе (менее подвержены пожарам).
- Грампианс (Гариверд) в Виктории (исторически высокая частота пожаров).
Испытания (сценарии) сочетали два явления:
- Изменения в жизненном цикле растений из-за климата (на основе наблюдаемых или прогнозируемых изменений у видов по всему миру).
- Связанные с климатом изменения в режиме пожаров для каждого ландшафта.
Моделировались следующие изменения жизненного цикла:
- Снижение производства семян.
- Повышение смертности взрослых особей.
- Снижение выживаемости сеянцев до зрелости.
- Увеличение времени достижения зрелости.
Какие виды вызывают большее беспокойство?
К сожалению, все. Все четыре вида с большей вероятностью сокращали численность в испытаниях, где менялись компоненты их жизненного цикла. Наибольший эффект оказывало повышение смертности взрослых особей, что уже наблюдается в мире из-за участившихся и усилившихся засух.
«Обязательные семенники» (пустынная банксия и болотный бородач) оказались уязвимее, чем виды, способные к отрастанию. Особенно высокий риск возникал при сочетании изменений жизненного цикла (например, более долгое созревание) с укорочением интервала между пожарами в будущем климате. Это увеличивает вероятность, что растения сгорят, не успев произвести семян.
Новый подход позволяет определить, какие виды уязвимы к какому аспекту изменений — климату, пожарам или их комбинации. Это помогает целенаправленно управлять рисками:
- Сбор и хранение семян.
- Активный мониторинг восстановления растений после масштабных пожаров.
- Подсев или подсадка растений после пожара для сохранения популяции.
- Целевое подавление пожаров для защиты приоритетных популяций.
Постепенные изменения климата и режима пожаров могут казаться незначительными на фоне крупных катастроф. Однако моделирование показывает, что вероятные сдвиги в жизненном цикле растений и прогнозируемые изменения в режиме пожаров могут иметь тяжелые последствия для многих видов — если не принять меры по управлению этим риском.