Больше биомассы, меньше видов: как антропогенные питательные вещества меняют луга
Одна из причин глобальной угрозы биоразнообразию — внесение человеком в окружающую среду большего количества питательных веществ (например, при удобрении сельхозугодий), чем присутствовало бы там естественным образом. Избыток питательных веществ также переносится осадками и попадает в почвы через загрязнение воздуха.
Естественные луга — среда обитания многих видов растений, включая травы, злаки, полевые цветы и орхидеи. Растениям для роста нужны углекислый газ (CO2) из воздуха, вода и питательные вещества из почвы. Последние в полуестественных европейских лугах обычно скудны. Хотя это ограничивает рост отдельных растений, это благоприятствует сосуществованию множества разных видов. Избыток же питательных веществ создаёт картину, повсеместную сегодня: пышные зелёные луга, но без былого разноцветья.
Хотя давно известно, что избыток питательных веществ снижает биоразнообразие, механизм этого процесса оставался неясен. Исследователи из iDiv, UFZ и MLU в сотрудничестве с международной командой изучили причины этого явления. Они отслеживали сообщества видов растений на удобренных и неудобренных лугах в экспериментах на 59 участках на шести континентах в течение 13 лет.
«Состав видов растений на лугах всегда немного меняется; это нормально, — говорит ведущий автор исследования доктор Эмма Ладусёр (iDiv и UFZ). — Разные виды занимают новые пространства в естественных условиях. Чем выше видовое разнообразие, тем выше вероятность присутствия видов, адаптированных к условиям жизни, и обеспечения экосистемных услуг, от которых зависят люди».
При высоком поступлении питательных веществ больше видов исчезает и меньше новых появляется
Как и ожидалось, эксперимент показал снижение количества видов на обогащённых питательными веществами участках с течением времени. Чтобы объяснить наблюдения, учёные разделили растительные сообщества на три категории: виды, постоянно присутствовавшие на участке в течение всего периода исследования, виды, которые исчезли, и виды, которые появились.
Анализы показали, что, с одной стороны, на удобренных участках за период исследования исчезло больше видов, чем на неудобренных лугах; с другой стороны, за это же время появилось меньше новых видов. Видовой состав менялся и на неудобренных участках, однако потери и приобретения там уравновешивались — общее количество видов оставалось постоянным.
Кроме того, исследователи измеряли произведённую надземную биомассу. Как и ожидалось, биомасса собранных растений на удобренных опытных участках была выше, чем на неудобренных, что наблюдалось уже в первый год экспериментов. Около 60% этого увеличения обеспечили виды растений, постоянно присутствовавшие на участке. Остальные 40% биомассы произвели вновь появившиеся виды, хотя каждый год их появлялось меньше, чем на неудобренных участках.
Исследование даёт ценную информацию для практической охраны природы
«Наши результаты показывают, что при неестественно большом количестве питательных веществ особенно выигрывают несколько видов, — говорит Эмма Ладусёр. — Многие другие, менее конкурентоспособные виды отсеиваются — мы теряем их, а новым видам трудно укорениться и закрепиться».
«Наше исследование вносит значительный вклад в лучшее понимание влияния неестественного поступления питательных веществ на наше биоразнообразие», — говорит старший автор, профессор Стэнли Харпол (UFZ, iDiv и MLU). В своей статье, опубликованной в Ecology Letters, исследователи также предоставляют ценную информацию для практической охраны природы.
«Для природоохранных территорий, граничащих с сельскохозяйственными угодьями, важно понимать, как сток питательных веществ влияет на полуестественную экосистему, чтобы можно было принять целенаправленные меры для её защиты», — говорит Харпол.