Какие виды растений переживут глобальные изменения?
В умеренном горном лесу на юге Квебека всё тихо. Но если копнуть глубже, ландшафт расскажет свою историю. Эколог растений из Университета Ватерлоо доктор Жюли Месье вместе с коллегами из Шербрука раскрывает важные данные об изменениях, затрагивающих наши леса, — знания, которые могут быть решающими для сохранения канадских лесов умеренного пояса.
Её исследование основано на более ранних работах 1970 и 2012 годов, которые показали, что за 40 лет глобальных изменений одни виды процветали, а другие — сокращались, и причина этого была неясна.
«Многие факторы могут изменить благоприятность среды, и многие из них связаны с изменением климата и загрязнением воздуха, — говорит Месье. — В этом сообществе с момента первого исследования произошло потепление на 1.5 °C и значительное атмосферное осаждение азота — оба фактора являются серьёзными изменениями для адаптации. В ответ некоторые виды стали в целом более многочисленными, тогда как другие сократились».
Месье и её команда использовали эти данные, чтобы ответить на два вопроса: как изменились признаки (traits) лесного сообщества и какие признаки могут предсказать сдвиги в высотном распределении и численности видов за этот период. «Мы хотели проверить гипотезу, что у некоторых видов есть специфические признаки, позволяющие им преуспевать, что, как мы надеялись, позволит лучше предсказывать будущие изменения», — пояснила она.
Для этого исследователи изучили растения, покрывающие почву в подлеске — самом разнообразном ярусе умеренного леса. Для 46 видов сосудистых растений подлеска они измерили шесть надземных признаков, а для 36 из них — пять подземных признаков. Данные показали, что признаки сообществ на низких высотах не изменились с 1970 по 2012 год, но признаки, обнаруженные в 2012 году в высокогорных сообществах, стали выглядеть так же, как и в низкогорных.
«Поскольку виды из низкогорных сообществ перемещались вверх по склону в поисках более подходящих климатических условий (на сотни футов выше), это сделало состав признаков в высокогорных и низкогорных сообществах более сходным, что привело к гомогенизации признаков, — говорит Месье. — Это открыло множество новых вопросов о низкогорных сообществах и о том, смогут ли они адаптироваться в будущем».
Из всех оцененных признаков у растений, которые сильнее всего сместились по высоте, было два общих признака: мелкая глубина корней и высокая доля массы листьев (leaf mass fraction — доля надземной массы, приходящаяся на листья). Виды, которые больше всего увеличили свою численность на горе, имели корни, менее активно образующие симбиоз с микоризными грибами.
«Эти результаты интересны, потому что, хотя микоризный симбиоз приносит пользу, он также может иметь свою цену для растения, — отмечает Месье. — Микоризные грибы обычно полезны растениям, когда питательные вещества в почве ограничены, но через 40 лет почва стала богаче питательными веществами, и растения могут нести чистые затраты. Если это так, то виды, наиболее тесно связанные с грибами, будут чувствовать себя хуже».
«Другое возможное объяснение состоит в том, что ассоциация всё ещё может быть чистой выгодой для растения, но более сухие условия вредны для грибов, поэтому виды, зависящие от грибов для поглощения ресурсов, могли пострадать. Мы не знаем, какое из этих объяснений верно, и нам нужно провести дополнительные исследования, чтобы их проверить».
Месье и её коллеги недавно опубликовали статью «Признаки распределения корней и биомассы предсказывают изменения видов растений и сообществ за четыре десятилетия глобальных изменений» в журнале Ecology, объясняя свою интерпретацию данных, но эта работа не является завершающей. Месье вдохновлена перспективами дальнейших полевых и лабораторных исследований, в которых она планирует глубже изучить роль подземных корневых признаков.
Поскольку реакция на глобальные изменения, по-видимому, в значительной степени происходит под землёй, они полагают, что «испачкать руки», чтобы выяснить, почему эти корневые признаки связаны с изменением высоты и численности, позволит предсказать, какие растения выиграют в условиях глобальных изменений.
«Мы очень рады видеть, куда приведёт нас это исследование и что оно означает для будущего наших лесов умеренного пояса в Канаде, — говорит Месье. — Когда мы понимаем, что заставляет лес расти хорошо или плохо, мы можем принять меры для смягчения воздействия глобальных изменений на него и обеспечить, чтобы у будущих поколений по-прежнему были прекрасные леса, с которыми можно было бы общаться и наслаждаться ими».