Морские выдры помогают восстановлению водорослевых лесов — но скорость зависит от местоположения

Исследователи наблюдали, как после реинтродукции морских выдр на побережьях островов в Южной Калифорнии и Британской Колумбии водорослевые леса вернулись в районы, уничтоженные морскими ежами. Однако скорость их восстановления различалась в зависимости от локации, и до недавнего времени ученые не понимали почему.

Новое исследование CU Boulder показало, что морские выдры, являясь важным ключевым видом, играют жизненно важную роль в восстановлении водорослевых лесов, но степень их влияния зависит от того, с какими другими видами они взаимодействуют в водах Тихого океана.

Исследование, опубликованное в PNAS, использовало десятилетия наблюдений для создания временного ряда взаимодействий — подобно фильму, показывающему изменения численности местных видов и, что критически важно, паттерны их взаимодействия во времени. Это позволило понять, как реинтродукция морских выдр помогла восстановлению водорослевых лесов Тихого океана.

«Мы всегда думали, что ключевые виды контролируют свою экосистему одинаково, независимо от того, где они находятся или что еще есть в экосистеме», — сказал Райан Лангендорф, ведущий автор статьи, исследователь в области экологических наук и бывший постдокторант CIRES. «Более современный взгляд заключается в том, что они по-прежнему очень важны, но могут оказывать различное влияние в разных местах».

Исследователи десятилетиями изучали ключевые виды. Джим Эстес, ученый USGS на пенсии и соавтор статьи, посвятил карьеру исследованию морских выдр и тому, как их присутствие на скалистых берегах формирует водорослевые леса.

Работая на отдаленных островах Аляски, он обнаружил, что там, где не было морских выдр, популяции морских ежей резко увеличивались, захватывая водорослевые леса.

Он пришел к выводу, что эти небольшие млекопитающие играют ключевую роль в поддержании гармонии в прибрежных рифовых экосистемах: питаясь морскими ежами, они, в свою очередь, поддерживают здоровье водорослевых лесов — густых зарослей бурых водорослей, богатых биоразнообразием и служащих убежищем для многих видов.

Эстес, исследователь из Университета Британской Колумбии Джейн Уотсон и другие соавторы исследования провели два 30-летних исследования по сбору данных, документирующих, что произошло после реинтродукции морских выдр на остров Николас в Калифорнии в 1980-х годах и на остров Ванкувер в Британской Колумбии в 1970-х годах.

Эти наборы данных представляют собой одни из наиболее полных исследований влияния ключевых видов на локальные экосистемы. Обе области исследования в основном представляли собой «пустоши морских ежей» — участки, где ежи чрезмерно выедали водоросли в отсутствие выдр, — когда исследования начинались.

Тридцать лет данных показали, что, хотя водорослевые леса восстановились в обоих местах, леса в Британской Колумбии регенерировали намного быстрее, чем в Южной Калифорнии. Британская Колумбия стала классическим примером эффекта домино, который экологи называют трофическим каскадом, возникающим при реинтродукции ключевого вида: выдры едят ежей, поэтому водоросли могут отрастать. Но более медленное восстановление на юге выявило пробел в понимании.

Чтобы понять эти различия, Лангендорф разработал новую модель сообщества, которая создала «фильм» взаимодействий видов, чтобы понять изменения в экосистеме за 30 лет на обоих участках.

Создание этого «фильма» дало исследователям ответы. Модель показала, как все живые организмы — морские выдры, ежи, водоросли — взаимодействовали во времени в обоих регионах. Это выявило более сильную конкуренцию между различными видами ежей, водорослей и другими видами в Калифорнии, что замедлило влияние морских выдр на всю систему.

Короче говоря: морские выдры в Калифорнии не оказывали такого сильного влияния на морских ежей, как на севере, из-за сложной сети взаимодействий, имевших место в канадской экосистеме.

«Почти все исследования экологических сообществ предполагают, что силы этих взаимодействий статичны — что "правила игры" не меняются, даже если численность видов меняется», — сказал профессор экологических наук CU Boulder и соавтор статьи Дэн Доак.

«Разработав способ оценки этих меняющихся правил, Райан углубил наше понимание этой конкретной системы, а также стал пионером более мощного способа понимания других экологических систем».

Новая модель может помочь исследователям лучше понять, как экосистемы меняются, когда виды реинтродуцируются в места, которые постоянно меняются и эволюционируют.

«Динамичная природа экосистем долгое время мешала экологам понять, что нужно видам и как лучше всего управлять ими», — сказал Лангендорф.

«Возможность превратить обычные данные обследований в фильм о том, как виды реагируют на изменения в окружающей среде и друг на друга, вселяет обновленную надежду в область, которой как никогда необходимо давать полезные советы о том, как помочь многим сложным живым системам, с которыми мы живем и которые ценим».