Разнообразие видов и генетическое разнообразие деревьев повышают продуктивность лесов

Исследование, опубликованное в eLife, показывает, что проекты лесовосстановления должны включать различные виды деревьев и обеспечивать генетическое разнообразие внутри каждого вида, чтобы максимизировать здоровье и продуктивность новых лесов.

Результаты указывают, что при определении состава леса необходимо тщательно учитывать сложные взаимодействия между деревьями и другими организмами для поддержания функциональной экосистемы.

Разнообразие — основа здоровых экосистем. Леса, состоящие из разных видов деревьев, более продуктивны, так как эффективнее используют ресурсы. Это происходит потому, что разные виды занимают различные экологические ниши (имеют разные оптимальные физические и экологические условия, рельеф) и по-разному взаимодействуют с другими видами, например, в отношениях хищник-жертва, что снижает конкуренцию.

Кроме того, наличие нескольких видов деревьев может снизить негативное влияние травоядных животных и почвенных грибов, конкурирующих с деревьями за питательные вещества. Роль генетического разнообразия внутри вида дерева в лесу изучена мало, но некоторые исследования растений предполагают, что оно также полезно для экосистемы.

Для изучения этого эффекта и помощи в лесовосстановлении исследователи проанализировали, как разнообразие видов и генетическое разнообразие внутри видов влияют на продуктивность леса. Они использовали данные долгосрочного масштабного эксперимента в субтропическом лесу, где манипулировали видовым и генетическим разнообразием, создавая четыре уровня разнообразия растений. Учёные измерили пять структурных и химических признаков листьев, которые сильно варьируются и связаны со скоростью усвоения ресурсов.

Исследование показало:

• Деревья в лесах с несколькими видами были продуктивнее, чем в одновидовых (монокультурных) лесах.
• Леса с четырьмя видами деревьев имели меньшее разнообразие почвенных грибов, чем монокультуры, что снижало конкуренцию деревьев с грибами за ресурсы. Давление со стороны травоядных животных также было меньше.
• Снижения разнообразия почвенных грибов или давления травоядных не наблюдалось в лесах, где был один вид деревьев, но с четырьмя различными генетическими линиями.
• Полезные эффекты на разнообразие грибов и давление травоядных проявились в лесах с четырьмя разными видами деревьев, где каждый вид был представлен четырьмя генетически различными семейными группами.

Вывод: как видовое, так и генетическое разнообразие повышают продуктивность леса, усиливая способность деревьев максимально использовать ресурсы и одновременно снижая ущерб от травоядных и конкуренцию со стороны почвенных грибов.

Это позволяет предположить, что такое разнообразие помогает уменьшить количество и разнообразие конкурентов деревьев (например, снижая урон от травоядных, затраты деревьев на производство защитных соединений или конкуренцию с грибами за питательные вещества). Кроме того, деревья в более разнообразных лесах могут лучше использовать индивидуальные экологические ниши.

Поскольку проекты лесовосстановления критически важны для смягчения уровня углекислого газа в атмосфере и получения экологических и экономических выгод от здоровых лесов, учёные рекомендуют включать в них несколько видов деревьев и генетически разнообразные особи внутри каждого вида.