Подтверждено: как растительные сообщества переносят стресс

Гипотеза градиента стресса утверждает, что по мере роста стресса в экосистеме взаимоподдерживающие взаимодействия становятся более значимыми, а негативные взаимодействия, такие как конкуренция, — менее значимыми. Эта идея активно обсуждалась, но теперь получила поддержку в результате обзора сотен исследований, соавтором которого в Ecology Letters выступил Марк Бертнесс, профессор биологии в Университете Брауна, впервые формально предложивший гипотезу в 1994 году. По его словам, настало время проверить её применение и прогностическую ценность.

Доказательства, проанализированные бывшим приглашённым аспирантом Университета Брауна Цян Хэ из Шанхайского университета Цзяо Тон, взяты из 206 исследований, охвативших 727 сдвигов во взаимодействиях растений при разной степени (градиентах) стресса на шести континентах.

В подавляющем большинстве исследований с ростом стресса значимость взаимодействий смещалась в сторону взаимной поддержки: позитивные взаимодействия (например, способствующие выживанию соседей) усиливались, а негативные (например, препятствующие росту соседей) ослабевали. В некоторых исследованиях стресс не менял взаимодействия, но негативные взаимодействия никогда не усиливались с ростом стресса, независимо от типов растений, условий или местоположения.

«Наши результаты показывают, что взаимодействия растений обычно меняются с увеличением экологического стресса и всегда в сторону явного сдвига к фасилитации (типично для реакций выживания) или снижения конкуренции (типично для реакций роста)», — пишут авторы. — «Мы никогда не наблюдали усиления конкуренции при более высоком стрессе. Эти выводы были последовательными для всех показателей приспособленности, типов стресса, жизненных форм, происхождения, климатических зон, экосистем и методологий».

Анализ исследований трав, деревьев и кустарников показал, что, несмотря на очевидные различия, все эти типы растений демонстрировали сдвиг в сторону менее негативных или более позитивных взаимодействий.

«Как правило, высококонкурентные виды [например, травы] проявляют сниженные конкурентные или нейтральные эффекты при высоком стрессе, тогда как менее конкурентные виды [например, деревья] оказывают сильное фасилитирующее воздействие при высоком стрессе».

В целом исследователи обнаружили, что в исследованиях с наблюдениями за большими степенями увеличения стресса («более длинными» градиентами) также наблюдались большие степени сдвига к позитивным взаимодействиям.

Сдвиг в исследованиях?

Почти два десятилетия спустя, с таким количеством собранных доказательств, Бертнесс считает, что экологи могут уверенно использовать Гипотезу градиента стресса как «правило большого пальца». Исследователям следует сосредоточиться на экспериментах, проверяющих её прогностическую ценность и применение в биологии сохранения.

Гипотеза предполагает, например, что управляющим морскими экосистемами, желающим помочь тропическим рыбам, следует сосредоточиться на поддержании ключевых видов, таких как кораллы. При укреплении основы экосистемы естественная тенденция видов к более позитивным взаимодействиям в условиях стресса должна помочь рыбам лучше переносить стресс.

«Мы больше не находимся на ранней, случайной стадии экологии», — говорит Бертнесс. — «В нашей жизни мы наблюдаем гибель карибских коралловых рифов, гибель лесов водорослей, уничтожение солёных маршей и морских лугов. Нам нужно быстро во всём этом разобраться. Это больше не интеллектуальные споры без последствий».