Видовое разнообразие пищевых сетей повышает эффективность производства биомассы

Исследователи из Зенкенберга обнаружили обратную связь в сложных пищевых сетях: экосистемы с высоким видовым разнообразием благоприятствуют крупным, тяжелым животным. Хотя это увеличивает количество потребляемых растений, биомасса растений остается примерно на том же уровне, что и в бедных видами экосистемах. Это связано с тем, что в богатых видами экосистемах формируются растительные сообщества, рост которых энергетически более эффективен. Объем производства биомассы в таких экосистемах более стабилен и предсказуем, тогда как потеря видов ведет к непредсказуемым дефицитам, которые придется компенсировать людям. Исследование опубликовано в Nature Communications.

Команда доктора Флориана Шнайдера из Исследовательского центра Зенкенберга по биоразнообразию и климату разработала новую математическую модель, вычисляющую эти связи. «С помощью компьютера мы смоделировали 20 000 экосистем и происходящие в них процессы питания — от систем с несколькими видами животных и растений до систем с более чем сотней видов. Масса тела вида является решающим фактором, поскольку определяет не только количество пищи (у животных) и метаболизм, но, в частности, и пищевые предпочтения», — объясняет Шнайдер.

Несмотря на увеличение числа травоядных, производство биомассы растений остается стабильным

Результаты удивительны: даже при наличии множества различных травоядных животных растения производили такое же количество биомассы, как и в симуляциях с низким разнообразием видов травоядных. Это происходило, несмотря на то, что с увеличением видового разнообразия животных росло как количество потребляемых растений, так и внутригильдийное хищничество. Это примиряет две ранее противоположные точки зрения.

Потеря видов благоприятствует «легковесам»

В модели оба сценария происходят одновременно, поскольку изменения в количестве видов также приводят к изменениям в составе сообществ. Когда общее количество видов животных ниже, это благоприятствует более мелким видам с меньшей массой тела. Богатые видами экосистемы, напротив, склонны быть выгодными для более крупных животных на вершине пищевой цепи. «Таким образом, общий вес животных в богатых видами экосистемах выше, чем в бедных видами», — говорит Шнайдер. «Более того, богатые видами экосистемы содержат больше медленнорастущих, крупных растений».

Растения восстанавливаются более эффективно в богатых видами экосистемах

Это эффективно, поскольку по сравнению с мелкими видами более крупные растения используют меньше энергии в процессе роста, например, на дыхание. Следовательно, чем богаче видовое разнообразие животного сообщества, тем энергетически эффективнее производство биомассы растений. Таким образом, повышенная потеря биомассы из-за потребления крупными животными компенсируется снижением метаболизма растительного сообщества. Это позволяет растениям поддерживать уровень своей биомассы примерно на равном уровне как в бедных, так и в богатых видами экосистемах.

Вымирание видов делает производство биомассы менее предсказуемым

Однако не все так хорошо, поскольку вызванная человеком потеря видов влияет на предсказуемость производства биомассы. «Наши симуляции показывают, что богатые видами экосистемы производят биомассу на относительно стабильном, предсказуемом уровне. В бедных видами экосистемах, напротив, вероятны два сценария: производится либо гораздо больше, либо гораздо меньше биомассы. Благополучие человека во многом зависит от надежности производства биомассы. Таким образом, видовое богатство ведет к большей безопасности», — резюмирует Шнайдер.