Термитники предсказывают изменение климата в африканских саваннах
Ученые из Департамента глобальной экологии Института Карнеги с помощью сложной авиационной съемки и структурного анализа нанесли на карту более 40 000 термитников на площади 192 квадратных миль в африканской саванне. Они обнаружили, что их размер и распределение связаны с растительностью и ландшафтными паттернами, зависящими от годового количества осадков. Результаты показывают, как формировался рельеф саванны, и демонстрируют, как термитники можно использовать для прогнозирования экологических сдвигов из-за изменения климата. Исследование опубликовано в онлайн-версии журнала Nature Communications от 7 сентября 2010 года.
Термиты, строящие курганы в районе исследования (Национальный парк Крюгера в ЮАР), обычно строят свои гнезда в местах, которые не слишком влажные и не слишком сухие, хорошо дренированы и расположены на склонах холмов саванны выше границ, называемых сиплайнами. Сиплайны формируются там, где вода протекает под землей через песчаную, пористую почву и скапливается на участках, богатых глиной. Как правило, древесные растения предпочитают хорошо дренированные верхние части склонов, где и располагаются термитники, в то время как травы доминируют во влажных низинах.
«Эти взаимосвязи делают термитники отличными индикаторами геологии, гидрологии и почвенных условий, — прокомментировал ведущий автор Шон Левик. — А эти условия влияют на то, какие растения растут, и, следовательно, на всю локальную экосистему. Мы изучали плотность, размер и расположение курганов на холмах по отношению к паттернам растительности».
Большинство исследований экологии этих саванн фокусировались на распределении древесной растительности и низкорослых растений на более крупных, региональных масштабах. Работа на меньших, склоновых масштабах до сих пор ограничивалась двумерными исследованиями на конкретных склонах. Исследование Карнеги проводилось с помощью Carnegie Airborne Observatory (CAO) — уникальной авиационной системы картографирования, работающей по принципу медицинского сканирования. Она может «проникать» сквозь полог леса до уровня почвы и обследовать около 40 000 акров в день. CAO использует LiDAR-систему (лазерное сканирование), которая создает 3D-карту структуры растительности и, в данном случае, термитников, и сочетает эту информацию со спектроскопической визуализацией, выявляющей химические «отпечатки пальцев» видов. Это позволяет визуализировать данные в виде детальных 3D-карт.
«Мы изучали характеристики растительности и термитников на огромных территориях африканской саванны в сухих, промежуточных и влажных зонах, — пояснил Левик. — Мы обнаружили, что количество осадков, наряду с высотой, гидрологическими и почвенными условиями, определяет, будет ли территория доминировать травянистая или древесная растительность, а также размер и плотность термитников».
Преимущество мониторинга термитников в дополнение к растительности заключается в том, что курганы настолько тесно связаны с почвенными и гидрологическими условиями, что позволяют легче картировать сиплайны на склонах холмов. Кроме того, растительный покров сильно меняется в зависимости от влажного и сухого сезонов, в то время как термитники не подвержены этим колебаниям.
«Понимая закономерности распределения растительности и термитников в различных влажностных зонах, мы можем спрогнозировать, как ландшафт может измениться с изменением климата, — объяснил соавтор Грег Аснер. — Ожидается, что потепление увеличит изменчивость будущих осадков в африканских саваннах, поэтому в одних районах их станет больше, а в других — меньше. Прогнозы говорят, что многие регионы саванны станут более сухими, что предполагает вторжение большего количества древесных видов на сегодняшние луга. Эти изменения будут зависеть от сложных, но предсказуемых гидрологических процессов вдоль склонов холмов, которые будут соответствовать изменениям в паттернах характерных термитников, которые мы видим сегодня с воздуха».