Растения Сонорской пустыни не защищены от изменения климата
В самой жаркой и засушливой пустыне Северной Америки изменение климата вызывает сокращение популяций растений, которые считались почти бессмертными, и заменяет их более низкорослыми кустарниками, способными использовать преимущества спорадических осадков и более высоких температур.
Новое исследование Калифорнийского университета в Риверсайде документирует неожиданные способы перераспределения растений в части Сонорской пустыни.
«Растения смещаются, но странными способами», — говорит Теса Мадсен-Хепп, первый автор исследования. «Мы думали, что большинство из них переместится на более высокие отметки с более низкими температурами. Но в то время как некоторые деревья с низких высот сокращаются и смещаются вверх, мы также видим, что некоторые другие виды движутся вниз, к более жарким частям пустыни».
Исследователи считают, что наблюдаемые тенденции, вероятно, сохранятся, несмотря на экстремальные осадки последних месяцев. «Именно повышение температур вызывает наибольший стресс для этих видов, и один год дождей не смягчит долгосрочную траекторию засухи», — отмечает Мадсен-Хепп.
Исследование, опубликованное в журнале Functional Ecology, не только документирует смещение некоторых видов растений вниз по высоте, но и анализирует их физические характеристики, чтобы объяснить причину этого явления.
Метод и результаты
Команда посетила Исследовательский центр пустыни Бойд-Дин-Каньон в 2019 году. Исследованная территория охватывает перепад высот от пустыни до вершины горы в 8000 футов (около 2440 метров). Этот же район ранее изучался экологами в 1977 и 2008 годах, что дало основу для сравнения.
«Виды, которые мы обычно считаем довольно устойчивыми к стрессу, такие как калифорнийский можжевельник и сосна пиньон, сокращаются или смещаются вверх. И даже смещаясь вверх, они, похоже, не процветают на новых местах», — говорит Мадсен-Хепп. «На их бывших низкогорных участках появляются виды растений с более мелкими корневыми системами, такие как бриттлбуш, бурробуш и окотильо».
Эти более низкие растения не только имеют корневые системы, которые меньше зависят от глубокой почвенной воды (которая становится все более дефицитной), но также способны расти быстрее и вкладывать меньше ресурсов в свои листья.
«Это более сорные виды. У них "дешевые" листья с точки зрения затрат углерода на их производство, и они являются засухо-листопадными», — объясняет Марко Спасоевич, старший автор исследования. «Другими словами, они могут сбрасывать листья, когда условия становятся слишком стрессовыми, и ждать окончания засухи».
Растения, сохраняющие листву круглый год, как правило, вкладываются в более толстые листья с более высоким содержанием углерода. Они находятся в невыгодном положении по сравнению с растениями, которые легче сбрасывают листву.
Последствия и скорость изменений
«Стратегия "живи медленно, умри старым", которая раньше работала для растений в этой среде, больше не работает так хорошо. Усиление климатического стресса в уже экстремальной среде подталкивает их к их физиологическим пределам», — говорит Мадсен-Хепп.
Команда также обнаружила, что в отличие от более умеренных экосистем, низкие высоты пустыни нагреваются быстрее, чем высокие. Кустарники, которые захватывают территорию, не обязательно происходят с самых высоких точек пустыни. Это также растения низких высот, которые в целом расширили свой ареал.
Скорость смещения ареалов вверх составляет около 29 метров за десятилетие, что соответствует верхней границе глобальных темпов перемещения растений в ответ на потепление климата. В среднем растения в умеренных регионах демонстрируют скорость смещения ареалов от 5 до 30 метров за десятилетие.
«Мы часто думаем о тундре как о предвестнике изменения климата. Арктические и альпийские экосистемы очень чувствительны. Мы видим здесь, что эта экосистема так же, если не более, чувствительна», — заключает Спасоевич. «И мы уже знаем ответ на вопрос, как снизить нагрузку на нее. Это очень просто. Сократить выбросы ископаемого топлива».