Пространственные аспекты биоразнообразия и угроза гомогенизации для лесных экосистем
Исследование в лесах Миссурийского Озарка подчеркивает важность пространственных аспектов биоразнообразия для здорового функционирования естественных лесов.
Биологи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе установили, что бета-разнообразие деревьев — мера вариации состава видов от участка к участку в пределах заданной территории — важнее для функционирования экосистемы, чем другие компоненты биоразнообразия на больших масштабах. Исследование также показывает, что связь между бета-разнообразием и биомассой деревьев усиливается с увеличением пространственного масштаба (размера территории). Работа опубликована в журнале Ecology.
- Ведущий автор: Жаклин Рой, выпускница Вашингтонского университета 2019 года.
- Руководители: Кристофер П. Катано (ныне — Мичиганский государственный университет) и Джонатан А. Майерс (Вашингтонский университет).
- Данные: Собраны в рамках масштабного проекта по лесной экологии на полевой станции Тайсон. Было обследовано более 30 000 деревьев.
Ключевой вывод: "Наши результаты подтверждают теорию о том, что бета-разнообразие... является лучшей мерой биоразнообразия на больших масштабах... Его важность возрастает по мере увеличения пространственного масштаба" (Жаклин Рой).
Изучение ландшафтов в Озарке
Исследователи выделили 14 ландшафтов дубово-гикориевого леса, каждый из которых включал как минимум три основных типа местообитаний:
- Западные/южные склоны (солнечные, сухие, бедные питательными веществами).
- Долины и низины (тенистые, богатые питательными веществами).
- Восточные/северные склоны (наиболее продуктивные по древесному покрову).
В каждом ландшафте присутствовал градиент условий: доступность питательных веществ и влаги, освещенность, топография.
Ученые количественно оценили влияние трех компонентов разнообразия:
- Бета-разнообразие (вариация состава видов в пространстве).
- Локальное разнообразие (среднее число видов на малой площади).
- Региональное разнообразие (общее число видов в ландшафте).
Затем была рассчитана сила связи каждого компонента с надземной биомассой деревьев (параметр, связанный с функционированием экосистемы). Эти связи оценивались на 11 пространственных масштабах — от 20×20 м до 120×120 м.
Значение результатов
- Проблема масштаба: "Было сложной задачей в экологии... попытаться определить масштаб, который мы должны использовать для изучения системы" (Кристофер Катано).
- Критическая роль бета-разнообразия: "Именно оборот видов, или вариация в пространстве, оказывается действительно критически важной... (Оно) определяет разнообразие различных функций, а также стабильность этих функций во времени при переходе от малых локальных экосистем к крупным гетерогенным ландшафтам" (Кристофер Катано).
- Угроза гомогенизации: "Одним из следствий является то, что если вы гомогенизируете условия окружающей среды, это также может негативно повлиять на функционирование экосистемы. Потеря среды обитания или гомогенизация количества питательных веществ... может иметь каскадные эффекты" (Джонатан Майерс).
Вывод: Для прогнозирования и сохранения функций экосистем на уровне ландшафта необходимо совместно учитывать как пространственную вариацию видов (бета-разнообразие), так и гетерогенность среды.