Избирательные патогены помогают чужеродным видам деревьев захватывать территории

В лесу, состоящем только из местных видов деревьев, обычно наблюдается высокое биоразнообразие — множество видов, ни один из которых не доминирует. Это повышает здоровье и продуктивность экосистемы. Однако инвазивные (чужеродные) виды деревьев часто образуют плотные монокультурные заросли. Это противоречит устоявшимся представлениям, поскольку, согласно теории, патогены (микроскопические болезнетворные организмы) должны этому препятствовать.

Основными врагами деревьев, особенно в старых лесах, являются грибковые патогены. Они эволюционируют для атаки на проростки определенных видов деревьев и со временем накапливаются в почве вокруг взрослых особей, препятствуя росту их семян. Семена, упавшие далеко от родительского дерева, обычно выживают лучше. Таким образом, патогены помогают регулировать распределение местных деревьев и предотвращают доминирование одного вида.

Этот эффект является частью гипотезы Янзена-Коннелла, объясняющей поддержание биоразнообразия в лесах. Согласно теории, видоспецифичные естественные враги (травоядные, патогены) делают области рядом с деревом неблагоприятными для выживания его проростков.

Новое исследование, опубликованное в журнале Ecosphere, задается вопросом: почему интродуцированные виды деревьев часто вытесняют местные, даже родственные им?

Александра Врубель, докторант Университета Адама Мицкевича (Польша), объясняет, что отношения между местными деревьями и их патогенами тесно коэволюционировали. В результате патогены могут не распознавать и не атаковать даже близкородственные чужеродные виды. Теория «освобождения от врагов» гласит, что у интродуцированных видов еще нет врагов в новой почве, поэтому их семена могут прорастать плотно и процветать. Это ослабление эффекта Янзена-Коннелла, по словам Врубель, «дает чужеродным видам большое конкурентное преимущество».

Чтобы проверить, как интенсивность эффекта различается у родственных видов, исследователи изучили две пары инвазивных и местных видов в Центральной Европе:

• Клен ясенелистный (Acer negundo) vs. Клен платановидный (Acer platanoides)
• Дуб красный (Quercus rubra) vs. Дуб черешчатый (Quercus robur)

Были проведены эксперименты в теплице и в полевых условиях, а также обследованы естественные леса.

Результаты:

• В контролируемых условиях инвазивные виды обеих пар показали лучшую выживаемость, избежав атаки почвенных патогенов, то есть были «освобождены» от эффекта Янзена-Коннелла.
• В естественных условиях одна пара (Acer) следовала ожидаемой модели (проростки чужеродного вида избегали атак), а пара Quercus — нет. Это объясняется сложностью взаимодействий с другими растениями и животными в дикой природе.

Исследование показывает, что свобода от болезней частично объясняет, почему чужеродные виды деревьев доминируют на новых территориях. Понимание роли взаимодействий «растение-почва» критически важно для разработки стратегий управления инвазивными видами.

«Выяснение причин, по которым инвазивные виды так легко распространяются на новых территориях, — одна из важнейших проблем экологии и охраны природы, — заключает Врубель. — Наши результаты дают дополнительное понимание факторов, ответственных за успех некоторых чужеродных видов».