Исследование монгольских степей выявило ключевые факторы стабильности растительных сообществ в меняющемся климате

Международная группа исследователей изучила растения монгольских степей, чтобы оценить стабильность этих растительных сообществ во времени. Они выяснили, что стабильность сообществ снижается быстрее в более засушливых районах. Это исследование помогает в разработке эффективных стратегий управления для поддержания стабильных экосистем в условиях меняющегося климата.

Исследование опубликовано в журнале Global Change Biology.

Известно, что изменение климата влияет на то, как биоразнообразие воздействует на стабильность растительных сообществ. Стабильная, здоровая экосистема обеспечивает производство пищи и кормов, секвестрацию углерода и формирование почвы. Согласно теориям, более высокое биоразнообразие и более низкая синхронность видов могут повысить стабильность сообщества. Синхронность видов описывает, как численность видов изменяется одновременно во времени. Снижение численности одних видов компенсируется увеличением других, что поддерживает постоянную продуктивность на уровне экосистемы.

Кроме того, стабильность видов растений (средняя стабильность всех видов, взвешенная по их обилию в сообществе, что в основном отражает стабильность доминирующих видов) также может усиливать стабильность сообщества. Выявление ключевых факторов стабильности экосистем даёт управляющим инструмент для её повышения через регулирование разнообразия и относительного обилия определённых видов растений.

Команда использовала восьмилетний набор данных с 687 участков в Монголии. Они оценили, изменяется ли временная стабильность (рассчитываемая как отношение среднего значения во времени к стандартному отклонению) растительного покрова линейно или нелинейно вдоль градиента индекса засушливости — от гиперзасушливого (0.03) до сухого субгумидного (0.58). Временная стабильность описывает, как экосистемы сохраняют своё состояние во времени в ответ на изменения окружающей среды или воздействие человека.

«Затем мы разделили влияние видового богатства, общевидовой синхронности, средней стабильности всех видов и синхронности между растениями C₃ и C₄ на временную стабильность сообщества вдоль градиента засушливости», — пояснил профессор Такехиро Сасаки из Йокогамского национального университета.

У растений C₃ (например, рис, овёс, ячмень, пшеница, соя, хлопок, арахис) первый продукт фотосинтеза содержит три атома углерода. У растений C₄ (например, кукуруза, просо прутьевидное, сахарный тростник) образуется четырёхуглеродное соединение. Большинство растений на Земле — это растения C₃.

Команда установила, что временная стабильность растительных сообществ снижается быстрее в более засушливых районах после пересечения порогового значения индекса засушливости 0.2.

«Синхронность видов может быть основным драйвером стабильности сообщества, на которую разнообразие видов постоянно влияет негативно, а синхронность между растениями C₃ и C₄ — позитивно, по всему градиенту засушливости. Поддержание растительных сообществ с высоким разнообразием видов C₃ и C₄ будет ключом к повышению стабильности сообществ в монгольских степях в условиях меняющегося климата», — заявил Сасаки.

Работа команды даёт всестороннее понимание относительной важности факторов стабильности растительных сообществ и углубляет знания о механизмах стабильности.

«Ключевые факторы стабильности растительных сообществ, обнаруженные в этом исследовании, следует учитывать при разработке эффективных стратегий управления для обеспечения стабильного предоставления экосистемных услуг, необходимых для благополучия человека в условиях меняющегося климата», — сказал Сасаки.

В перспективе команда предлагает будущим исследованиям оценить, как выпас скота вызывает изменения биоразнообразия и влияет на стабильность растительных сообществ в широком диапазоне климатических вариаций. Выпас — основной вид землепользования в засушливых регионах, и он может взаимодействовать с климатом и биоразнообразием, влияя на функционирование экосистемы.

«Наша конечная цель — предоставить эффективные инструменты управления для устойчивого использования засушливых земель под влиянием множества глобальных факторов изменений», — заключил Сасаки.