Обогащение питательными веществами в верховьях рек нарушает пищевую сеть

Человеческая деятельность увеличивает поступление питательных веществ, таких как азот и фосфор, в речные системы по всему миру. Согласно устоявшемуся мнению, подкреплённому более ранними исследованиями, эти дополнительные питательные вещества вызывают рост продукции на всех уровнях пищевой цепи — от мельчайших организмов до крупнейших хищников. Однако долгосрочное исследование на уровне экосистемы, проведённое учёными из Университета Джорджии, поставило это предположение под сомнение.

Исследователи обнаружили, что, хотя обогащение питательными веществами действительно вызывало стабильный рост продукции организмов, находящихся ниже в пищевой цепи, организмы на её вершине не получали преимуществ.

Их исследование "Долгосрочное обогащение питательными веществами разъединяет продукцию хищников и жертв", опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, документирует эффекты долгосрочного обогащения питательными веществами верховья ручья в лесной зоне. В первые два года исследования результаты были ожидаемыми: продукция и жертв, и хищников (саламандр и макробеспозвоночных) увеличивалась. Но при продолжении добавления питательных веществ ситуация изменилась. В то время как продукция жертв продолжала расти с той же скоростью, продукция хищников вышла на плато, что означало «разъединение» типичной взаимосвязи между хищниками и жертвами.

«Мы обнаружили тупик в пищевой цепи», — сказала Эми Роуземонд, один из ведущих исследователей. «Это первый раз, когда мы наблюдаем такое трофическое разъединение между уровнями жертвы и хищника в таком масштабе».

В данном случае разрыв был обусловлен особенностями различных видов-жертв в системе ручья. После первых двух лет обогащение питательными веществами стало стимулировать рост крупных жертв, таких как ручейник Pycnopsyche spp., в ущерб более мелким организмам. Эти крупные жертвы были просто слишком велики для хищников в ручье, поэтому те не смогли воспользоваться увеличением доступной пищи.

«Обогащение питательными веществами — это глобальная угроза для здоровья пресноводных экосистем, — пояснил Джон Дэвис, проводивший это исследование. — Наши экспериментальные результаты существенно отличались от результатов других немногочисленных крупномасштабных экспериментов, что говорит о контекстной зависимости реакции экосистем на обогащение питательными веществами».

Исследователи подчёркивают необходимость большего количества долгосрочных исследований в различных экосистемах. «Потребовалось более четырёх лет, чтобы обогащение питательными веществами разъединило продукцию хищников и жертв в этих верховьях ручья. Но большинство экологических экспериментов ограничены временными масштабами от недель до месяцев», — отметил Дэвис.

По данным Агентства по охране окружающей среды США, состояние 47% озёр и 45% рек в стране оценивается как неудовлетворительное, и избыток питательных веществ является значительной причиной этого. Верховья рек, подобные изученному ручью, могут составлять до 73% от общей протяжённости всех водотоков и являются «питателями» более крупных рек, поэтому их реакция на обогащение питательными веществами, вероятно, влияет и на нижележащие системы.

«Без более точной оценки долгосрочных эффектов питательных веществ на различные типы экосистем, — заключил Дэвис, — мы не сможем адекватно предсказать, как глобальные экосистемы отреагируют на хроническое обогащение питательными веществами».