Природа хорошо адаптирована к текущему климату, что затрудняет её адаптацию к новому
Организмы используют сигналы из окружающей среды, чтобы действовать в нужное время. Из-за изменения климата сроки этих сигналов, например, накопления теплых дней, быстро меняются. Исследователи, работающие с беспрецедентно большим набором данных о сезонных событиях, показали, что сроки активности видов не успевают за изменением сигналов, а скорость их сдвига отражает прошлую эволюцию.
Наблюдаемые паттерны локальной адаптации накладывают огромный отпечаток на природный календарь: географические различия в сроках природных событий становятся более выраженными весной и менее выраженными осенью. Поскольку организмы эволюционно приспособлены реагировать по-разному в разных районах, для адаптации к новому климату потребуется дальнейшая эволюция.
«Реактивная норма» и локальная адаптация
«Один из таких сигналов связан с температурами: в теплые годы все типы событий происходят раньше, а в холодные — позже. То, насколько события сдвигаются при изменении температуры, описывается тем, что мы называем "реактивной нормой"», — объясняет профессор Томас Рослин.
Поскольку отслеживание сезонов критически важно, в природе на это может действовать естественный отбор. В результате «реактивные нормы» видов адаптированы к их локальной среде. При одинаковом изменении сигнала особи в одном месте могут сдвигать сроки своей активности сильнее, чем в другом.
Анализ масштабного архива данных
Чтобы изучить, что происходит при изменении локальной среды, исследователи собрали тщательно собранные наблюдения за сотнями сезонных явлений, проводившиеся десятилетиями на нескольких сотнях участков на территории бывшего СССР.
«Мы рассматривали события от первой песни большой синицы и появления обыкновенной жабы до появления первого белого гриба и окончания листопада у березы», — говорит Мария Дельгадо. — «Мы увидели общую ригидность в реакции видов на межгодовые колебания климата: чем раньше в году, тем больше сроки фенологического события отставали от сроков температурного сигнала».
Помимо этого, были обнаружены большие различия между сезонами и участками. Различия в «реактивных нормах» разных участков усиливали фенологические реакции весной и ослабляли их осенью. В результате, вариация сроков событий между популяциями весной больше, а осенью меньше, чем если бы все популяции следовали одной «реактивной норме». В целом, такие паттерны будут по-разному влиять на реакцию видов на изменение климата весной и осенью.
Основа исследования — уникальный архив
Данные основаны на ранее неизвестном архиве «Календаря природы». На протяжении многих десятилетий (в некоторых случаях целого века) ученые фиксировали события более чем на 150 охраняемых территориях бывшего СССР. Эти данные были тщательно скомпилированы в ежегодные отчеты для каждой территории, но долгое время оставались скрыты в архивах.
«За последнее десятилетие мы работали над мобилизацией этих данных. Для этого мы сотрудничали с более чем 300 коллегами из более чем 80 организаций России, Украины, Беларуси, Кыргызстана и Узбекистана», — объясняет Евгений Мейке.
Скомпилированная программа «Летописи природы» представляет собой архив, исключительный почти по всем параметрам: он охватывает все виды событий, длительные периоды времени (почти век), огромные территории (половину Азии) и был систематически собран преданными своему делу научными сотрудниками. Многие из участвовавших ученых посвятили этому всю жизнь, и на момент публикации шестеро уже скончались.
«К сожалению, в большинстве участвующих стран охраняемые территории и их сотрудники в настоящее время сталкиваются с серьезными проблемами. Мы надеемся, что наши выводы привлекут интерес международного сообщества и обратят внимание на глобальную важность этих территорий и незаменимую научную работу их сотрудников. Если эти временные ряды прервутся, восстановить их будет невозможно», — говорит профессор Отсо Оваскайнен.