Как под пологом калифорнийских лесов водорослей сосуществуют два радикально разных сообщества

Новое исследование, проведенное под руководством Рейн Детмер из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, раскрывает влияние сильных штормов на экосистемы лесов гигантских бурых водорослей (Macrocystis pyrifera). Модель, опубликованная в журнале Ecology, показывает, что изменчивость этой экосистемы является ключом к её разнообразию.

Динамичный фундаментальный вид

Гигантская водоросль — один из самых быстрорастущих организмов на Земле (до 60 см в день) с коротким жизненным циклом. В отличие от деревьев, её присутствие может быстро меняться: штормы могут уничтожить целые леса к февралю, которые восстанавливаются к сентябрю. "Если у вас есть действительно динамичный фундаментальный вид, как гигантская водоросль, это может вызывать колебания в условиях окружающей среды", — говорит Детмер.

Модель и данные

Исследователи создали математическую модель, учитывающую скорость роста и смертность водорослей и беспозвоночных, жизненные стадии гигантской водоросли и количество света, достигающего дна. Для её проверки использовались данные 20-летнего проекта Santa Barbara Coastal Long Term Ecological Research (SBC LTER). "Вы не можете построить такие модели без 20 лет данных", — отмечает соавтор Холли Меллер.

Конкуренция на дне

Состав донного (бентосного) сообщества определяется конкуренцией между сидячими беспозвоночными (губки, анемоны) и подлесковыми макроводорослями за пространство. При достаточном свете водоросли растут быстрее, но в тени гигантских водорослей побеждают беспозвоночные.

Роль штормов

Моделирование показало, что шторм, удаляя полог гигантских водорослей, дает конкурентное преимущество водорослям. Если шторм также очищает дно, он обнажает новую поверхность. Освещенное солнцем дно водоросли колонизируют быстрее конкурентов. Однако это временно: по мере восстановления гигантских водорослей и появления тени преимущество снова смещается в сторону беспозвоночных.

Сосуществование и "промежуточные нарушения"

Таким образом, конкурирующие группы организмов с разными требованиями к ресурсам могут сосуществовать, доминируя в разное время. Это подтверждает гипотезу промежуточных нарушений: существует оптимальная частота и интенсивность нарушений, позволяющая сосуществовать нескольким группам. Частые штормы благоприятствуют светолюбивым макроводорослям, а беспозвоночные лучше себя чувствуют в стабильных условиях под тенью водорослей.

Прогностическая сила и изменение климата

Модель добавляет прогностическую силу к предыдущим наблюдениям. Это критически важно в условиях изменения климата, которое, как ожидается, увеличит частоту и интенсивность штормов. Это может затруднить восстановление гигантских водорослей, приводя к более частому доминированию макроводорослей и сокращению численности сидячих беспозвоночных. Поскольку эти животные — важный источник пищи для хищников (акулы, рыбы, выдры, морские звезды), их сокращение может снизить численность и разнообразие хищных видов.

"Сама возможность количественно оценить чувствительность этих систем помогает нам, — говорит Меллер. — Это может дать нам понимание, где находятся их точки разрыва".