Хищники на вершине пищевой цепи не дают быстрого эффекта для восстановления экосистем, показало 20-летнее исследование

Эксперимент Университета штата Колорадо, длившийся более двух десятилетий, показал, что удаление хищников высшего порядка из экосистемы может вызвать долгосрочные изменения, которые не обратимы после их возвращения — по крайней мере, в течение очень долгого времени.

Исследование, опубликованное в Ecological Monographs, ставит под сомнение распространенное мнение о том, что реинтродукция волков в Национальный парк Йеллоустон восстановила экосистему, деградировавшую в их отсутствие.

Исследователи из Колледжа природных ресурсов Уорнера Университета штата Колорадо изучили влияние трех хищников высшего порядка — волков, пум и гризли — в Йеллоустоне. Истощенные популяции пум и гризли восстановились естественным путем примерно в то же время, когда волки были реинтродуцированы в парк в 1995 году. Отсутствие этих хищников в течение почти века изменило пищевую сеть и ландшафт.

Северный ареал Йеллоустона изменился от зарослей ивы и осины вдоль небольших ручьев с активностью бобров до лугов из-за интенсивного выедания лосями. Эти широкомасштабные изменения стабилизировались в альтернативное экологическое состояние, которое сопротивлялось возвращению к прежним условиям после восстановления популяций хищников.

Этот спланированный эксперимент, проведенный в Йеллоустоне, является самым длительным в своем роде и добавляет доказательства в поддержку теории о том, что деградация экосистем может быть необратимой даже после устранения вредных факторов.

"Когда вы нарушаете экосистемы, изменяя структуру пищевой сети, это может привести к долгосрочным изменениям, которые не исправляются быстро", — сказал ведущий автор Том Хоббс, почетный профессор факультета экосистемных наук и устойчивого развития.

"Мы не можем исключить возможность восстановления экосистемы в течение следующих 40 лет в результате возвращения хищников высшего порядка. Все, в чем мы можем быть уверены сейчас, — это наблюдаемая картина: экосистема не отреагировала кардинально на восстановленную пищевую сеть".

Хоббс отметил, что восстановление хищников высшего порядка в долгосрочной перспективе приводит к более здоровым экосистемам, но это не быстрое и простое решение.

"Главный посыл для природоохранной деятельности — не терять их [хищников] в первую очередь. Сохраняйте пищевую сеть intact, потому что нет быстрого решения для потери высших хищников в экосистемах".

Может ли Колорадо извлечь уроки из Йеллоустона?

18 декабря Служба парков и дикой природы Колорадо выпустила в штат пять волков с планами завезти больше в ближайшие годы. Волки были истреблены в штате к середине 1940-х годов, но в 2020 году избиратели Колорадо с небольшим перевесом одобрили их восстановление.

Это исследование может содержать уроки о влиянии восстановления хищников на экосистему, но Хоббс отметил, что экологическая деградация, вызванная политикой Йеллоустона не сокращать популяцию лосей, никогда не повторялась в Колорадо.

"В отличие от Йеллоустона, ландшафты Колорадо не испытали широкомасштабного чрезмерного выпаса или объедания лосями. Штат хорошо справлялся с управлением популяциями лосей с помощью охоты", — сказал Хоббс.

Хоббс и его соавтор Дэвид Купер заявили, что есть много веских причин для восстановления волков, но не стоит ожидать от них немедленного улучшения состояния экосистемы.

"Наша работа подтверждает, что волки являются важными компонентами экосистем. Они принесут некоторую экосистемную пользу, сократив популяции некоторых крупных травоядных. В течение следующих ста лет их роль в регулировании некоторых экологических процессов, которые мы изучали, станет более значительной", — сказал Купер, почетный научный сотрудник факультета лесного и пастбищного хозяйства.

Какая связь между ивами и волками?

Волки и пумы были уничтожены в Йеллоустоне к началу 1920-х годов. Без хищников высшего порядка или охотников, которые контролировали бы их популяцию, лоси питались ивами вдоль небольших ручьев в северной части парка, истощая запасы пищи и строительных материалов для бобров и заставляя их покидать ручьи в поисках более подходящих мест.

Исторически бобры и ивы зависели друг от друга. Затопление, вызванное бобровыми плотинами, создавало благоприятные условия влажности почвы для ив, а ивы обеспечивали бобров пищей и материалами для строительства плотин. Без затопления, создаваемого бобрами, небольшие ручьи в северной части углубились в ландшафт, отрезав корни ив от грунтовых вод. Ивы так и не восстановили свою прежнюю высоту и плотность.

После реинтродукции волков в парк в 1995 году, по мере самостоятельного восстановления популяций пум и гризли, численность лосей сократилась как из-за хищничества, так и из-за охоты людей вдоль границ парка.

Однако общее объедание древесных кормовых ресурсов не снизилось пропорционально. По мере сокращения численности лосей увеличились стада бизонов. Хищники Йеллоустона обычно не охотятся на бизонов из-за их опасных крупных размеров.

Долгосрочный эксперимент

В 2001 году экологи Университета штата Колорадо начали эксперимент, чтобы оценить, восстановится ли экосистема Йеллоустона благодаря возвращению хищников высшего порядка. Они создали четыре исследовательские зоны в северной части парка, огородили восемь участков, чтобы предотвратить объедание, и построили имитации бобровых плотин на некоторых огороженных и неогороженных участках, чтобы поднять уровень грунтовых вод.

Они также оставили контрольные участки неизменными. В 2009 году они добавили еще 21 контрольный участок, чтобы убедиться, что результаты эксперимента репрезентативны для ландшафта.

Если бы хищники регулировали популяцию лосей, не позволяя им срезать ивы, ландшафт гипотетически вернулся бы к прежнему состоянию. Вместо этого ивы на контрольных участках оставались низкими, в то время как на огороженных участках с имитацией плотин наблюдалось резкое восстановление.

Ивы выросли более чем в три раза выше на огороженных участках с плотинами, чем на контрольных, что указывает на важность доступа к грунтовым водам в дополнение к снижению уровня объедания.

Манипулируя одним фактором за раз — объеданием и гидрологией — на многих участках в течение длительного времени, исследователи смогли показать, что хищники не вызывали восстановления ландшафта.

"Мы узнали из науки, что все было гораздо сложнее", — сказал Купер.

"Наш результат хорошо подтверждается экологической теорией и эмпирическими результатами со всего мира. Нарушение пищевых сетей может вызывать устойчивые изменения в экосистемах", — добавил Хоббс.

Старший биолог по дикой природе Йеллоустонского национального парка Дэниел Шталер отметил, что это исследование вносит большой вклад в понимание Йеллоустона, выявляя степень влияния сложных связей в пищевой сети на экосистемы в условиях восстановления аборигенных видов.

"Важно, что это одно из немногих на сегодняшний день опубликованных исследований экосистемы Йеллоустона, которое подчеркивает, что не только волки, но и несколько видов хищников вместе способствовали изменениям в численности лосей. Этот момент имеет значение для того, как мы оцениваем реакцию сложных экосистем на присутствие и отсутствие хищников".