Загадка монодоминантности: как в тропическом лесу возникают естественные монокультуры
В экологии монодоминантностью называют состояние, при котором не менее 60%, а часто и 90% деревьев в естественном лесу принадлежат к одному виду. Известно как минимум 22 вида из восьми семейств, формирующих такие леса. Механизм этого явления оставался загадкой для экологов на протяжении десятилетий.
Один из таких видов — Gilbertiodendron dewevrei из тропических лесов Западной и Центральной Африки. Это вечнозелёное дерево семейства Caesalpinioideae высотой до 45 метров. Его семена весят около 20 граммов (для сравнения: семена большинства тропических деревьев — менее 1 грамма) и распространяются в основном животными, оставаясь в радиусе ~6 метров от материнского дерева. Скорость распространения вида крайне мала — около 100 метров за 200–300 лет. При этом проростки G. dewevrei теневыносливы и могут долго ждать под пологом, пока старые деревья не отомрут, освободив место. Так вид постепенно вытесняет другие, формируя монодоминантные участки площадью до 100 км².
Моделирование процесса
Команда Мартина Казимерчака и Пии Бакманн создала компьютерную модель тропического леса площадью ~10 000 гектаров с восемью видами деревьев. Наблюдая за развитием системы с шагом в один год при разных переменных (радиус распространения, смертность, масса семян), они обнаружили, что через 10 000 лет начинают формироваться сгустки монодоминантного типа.
Модель показала, что кластеры монодоминантного вида накапливаются и выживают, если этот вид инвестирует примерно на 50% больше энергии в массу семян, чем виды-конкуренты. Последние могут распространять свои лёгкие семена на большие расстояния. Стратегия формирования кластеров на одном месте невыгодна «космополитам», но если вид способен затмить конкурентов (в прямом смысле) и быть более теневыносливым, он будет процветать.
Влияние человека
Явление монодоминантности может усиливаться из-за деятельности человека. Деревья с крупными тяжёлыми семенами часто используют для их распространения животных. Если эта логистическая цепочка нарушается из-за исчезновения животных-переносчиков, деревья вынуждены «оседать» и формировать сгустки.
«Важный вывод наших результатов: своей деятельностью человечество не только сокращает площади тропических лесов, но и меняет их состав, делая их менее разнообразными», — резюмирует Пиа Бакманн.