Растительные сообщества идут разными путями при адаптации к засухе и к затоплению

Экологи из Университета Умео (Швеция) обнаружили, что растительные сообщества следуют разным траекториям при адаптации к более сухим условиям по сравнению с адаптацией к более частым затоплениям. В двух дополнительных исследованиях в рамках того же эксперимента было установлено, что история затопления растительности изменяет реакцию прорастающих семян и разложения подстилки на текущие условия.

«Это одно из наиболее прямых экспериментальных доказательств на сегодняшний день существования альтернативных переходных состояний», — говорит Юдит Сарнил, исследователь из Департамента экологии и наук об окружающей среде Университета Умео.

Изменение климата сильно повлияет на частоту затоплений рек, увеличивая как паводки, так и засухи по всему миру. Это изменит условия для растений, растущих на речных берегах: виды, не способные справиться с затоплением, погибнут, а лучше адаптированные виды получат преимущество.

На речных берегах существует чёткая зональность: виды, адаптированные к влажным условиям, находятся на низких отметках, а виды, адаптированные к сухим условиям, — на высоких, которые затапливаются раз в 5–10 лет. Исследователи задались вопросом, как быстро разные растительные сообщества в этой зоне изменяются при усыхании или увлажнении.

В 2000 году Юдит Сарнил и коллеги начали крупный эксперимент, в ходе которого выкопали и пересадили 96 крупных дерновин (почти 1 м² каждая) между тремя высотными уровнями на пойме близ Стрикселе (река Виндель, Северная Швеция). Дёрны с высоких уровней оказались на средних и низких, что моделировало усиление затопления, а дёрны, перемещённые вверх по склону, моделировали усиление засухи. В 2014 году эксперимент повторили в меньшем масштабе, чтобы оценить долгосрочные и краткосрочные эффекты изменения режима затопления на прорастание семян и разложение подстилки.

Почти два десятилетия спустя исследователи обнаружили, что некоторые виды из исходной растительности всё ещё присутствовали в пересаженных дёрнах. Наблюдения показали, что дёрны, перемещённые с высокого на низкий уровень, на полпути своего пути напоминали растительность среднего уровня. Интересно, что дёрны, перемещённые в обратном направлении (с низкого на высокий уровень), начали походить на целевую растительность гораздо медленнее и следовали иной переходной траектории по сравнению с дёрнами, перемещёнными сверху вниз. Более того, в последние пять лет исследования растительность некоторых пересаженных дерновин, казалось, не становилась более похожей на растительность уровня, на который их пересадили.

«Это может означать, что они развились в альтернативное устойчивое состояние, что стало бы практически первой документацией этого феномена в науке о растениях», — отмечает Юдит Сарнил.

Прорастание семян усиливалось вскоре после пересадки в более сухие условия, а разложение также было выше сразу после пересадки дерна. Эти результаты дают редкие примеры альтернативных переходных траекторий, устойчивых состояний и так называемых эффектов наследия в полевых условиях, что является важным шагом к пониманию их движущих сил и частоты встречаемости в меняющемся мире.

Результаты опубликованы в журналах Global Change Biology, Journal of Vegetation Science и Plant and Soil.