Степные экосистемы Евразии оказались более уязвимы к засухе, чем прерии Северной Америки

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature под руководством учёных из Университета штата Колорадо, степные экосистемы Азии и Северной Америки по-разному реагируют на засуху. Результаты показывают, что различия в доминирующих видах трав и более низкое видовое разнообразие в евразийских степях могут делать их более уязвимыми к засухе по сравнению с Великими равнинами Северной Америки.

Исследование возглавили профессора Мелинда Смит и Алан Нэпп. Команда установила по шесть экспериментальных площадок на каждом континенте и создавала условия экстремальной засухи в течение четырёх лет.

Ключевые результаты

• Продуктивность: Евразийские степи показали снижение годовой продуктивности (роста растений) на 43%, в то время как в Северной Америке снижение составило лишь 25% при одинаковых условиях.
• Динамика: Негативные последствия засухи в Евразии усиливались с течением времени. Североамериканская экосистема стабилизировалась уже на второй год эксперимента.
• Роль биоразнообразия: Разница объясняется общим количеством второстепенных, менее распространённых видов растений в каждом регионе. Эти виды составляют основу биоразнообразия и вносят вклад в общую продуктивность, особенно когда доминирующие виды страдают от засухи.
  • В Северной Америке эти ключевые второстепенные виды увеличивались в условиях засухи, смягчая потери.
  • В Евразии второстепенные виды сокращались, что не позволяло компенсировать падение продуктивности.

«В Северной Америке второстепенные виды, по-видимому, минимизируют потери и берут на себя нагрузку, чего не происходит в Евразии, где видовое богатство ниже», — пояснила Мелинда Смит.

Различия в доминирующих видах трав

• Евразийские степи: В основном приспособлены для поддержки трав C3-типа (например, пшеница), которые предпочитают более прохладные и влажные условия.
• Североамериканские прерии: Доминируют травы C4-типа (например, кукуруза), которые процветают в более тёплом климате. Растения C4 имеют более эффективный путь фотосинтеза и более продуктивны при меньшем количестве воды.

Значение для глобальных процессов

Растительная продуктивность — фундаментальный компонент глобального углеродного цикла, поскольку фотосинтез — основной путь, по которому атмосферный углерод (в виде CO₂) поступает в экосистемы. Степи и прерии покрывают 40% поверхности Земли, играя огромную роль в балансировке и облегчении поглощения и секвестрации углерода.

Исследование подчёркивает уязвимость регионов с низким видовым разнообразием к продолжительным засухам и указывает на необходимость разработки стратегий управления, направленных на увеличение и поддержание растительного разнообразия для повышения устойчивости к экстремальным засухам в условиях будущих климатических изменений.

«Более засушливые степи — это районы, где часто происходит выпас скота и где живёт много людей. Они также важны с точки зрения хранения углерода в контексте изменения климата. Существует реальная необходимость в разработке стратегий управления в этих районах, поскольку ожидается, что изменение климата будет всё чаще воздействовать на них экстремальными и продолжительными засухами», — отметила Смит.