Исчезновение опылителей меняет структуру экологических сетей
Отсутствие одного доминирующего вида шмеля в экосистеме нарушает модели сбора пищи у широкого спектра остающихся опылителей — от других пчёл до бабочек, жуков и других. Это показали полевые эксперименты.
Исследование, опубликованное в Biology Letters, может иметь значение для выживания как редких диких растений, так и основных продовольственных культур, поскольку численность многих видов опылителей сокращается.
«Мы наблюдаем экологический каскад эффектов во всём сообществе опылителей, фундаментально меняющий структуру сетей взаимодействий "растение–опылитель"», — говорит Берри Броси, биолог из Университета Эмори. — «Мы видим этот сдвиг в том, кто посещает какое растение, даже у опылителей, не близкородственных тому виду шмеля, который мы удаляем из системы».
Если, например, один доминирующий вид шмеля в основном посещает альпийский подсолнечник, другие опылители — включая другие виды шмелей — с меньшей вероятностью будут посещать эти цветы. Однако если доминирующий шмель удалён, динамика меняется.
«Когда подсолнечники стали менее переполненными и более доступными, более широкий круг опылителей выбрал их для посещения», — говорит Броси.
Полевые эксперименты в Скалистых горах Колорадо также показали, что удаление доминирующего вида шмеля привело к сокращению среднего числа посещаемых видов растений. «Это стало неожиданностью», — отмечает Броси. — «Если ресурс нектара обилен и высоко вознаграждаем, больше типов опылителей будут стремиться к нему, оставляя в стороне некоторые более редкие растения, на которых обычно специализируются другие виды опылителей».
Результаты важны, поскольку большинству цветковых растений и продовольственных культур для производства семян необходимы опылители.
«В основном, для почти каждой группы опылителей, по которой у нас есть хорошие данные, мы наблюдаем их сокращение», — говорит Броси. — «Результаты наших полевых экспериментов показывают, что потери видов опылителей — на локальном уровне популяций или в глобальном масштабе истинного вымирания — вероятно, окажут большее влияние на популяции растений, чем предсказывалось ранее модельными симуляциями».
Методология эксперимента
Эксперименты проводились в Лаборатории биологии Скалистых гор близ Крестед-Бьютт, Колорадо. На высоте 2900 метров (9500 футов) субальпийские луга слишком высоки для медоносных пчёл, но изобилуют разнообразными шмелями и другими опылителями.
Исследование включало серию участков диких цветов площадью 20 м². Каждый оценивался в контрольном состоянии (естественном) и в изменённом состоянии, когда шмели только одного вида были удалены с помощью сетей. Шмели позже были выпущены невредимыми.
Работа основывалась на исследовании 2013 года под руководством Броси, которое фокусировалось на шмелях и одном виде растения — альпийском живокости. Оно показало, как удаление вида шмеля нарушает цветочную верность (специализацию) у оставшихся пчёл, приводя к менее успешному размножению растений.
В текущей работе исследователи изучили систему, включающую более 30 видов опылителей и их взаимодействия с 43 видами растений.
Значение для моделей и прогнозов
«Было проведено много наблюдательных исследований сетей "растение–опылитель"», — сказал Броси. — «Один из общих выводов заключается в том, что они имеют действительно стабильную структуру. Это, как правило, справедливо почти независимо от экосистемы и географической области — от северо-восточного побережья Гренландии до тропических лесов».
Математические симуляционные модели предполагали, что сети «растение–опылитель» будут обладать хорошей устойчивостью в случае вымирания в системе, исходя из допущения, что структура сети останется неизменной.
«Наши эксперименты показывают, что это допущение несостоятельно», — заключает Броси. — «Эти сети динамичны, и когда вид опылителя отсутствует, мы увидим как качественные, так и количественные изменения. Будущие симуляционные модели должны включать экологические процессы, такие как конкуренция, которые могут формировать то, какие опылители взаимодействуют с какими растениями».