Новое исследование ученых из Университета Дьюка и Пекинского педагогического университета может дать ответ на вопрос, почему.Исследователи обнаружили, что эти переломные моменты могут произойти гораздо раньше, чем предсказывают существующие модели, из-за дополнительного давления, оказываемого на ослабленные засухой растения пастбищными животными и грибковыми патогенами.«Наша работа представляет собой первое экспериментальное доказательство того, что эти естественные враги растений могут сыграть решающую роль в снижении критической точки экосистемы, уничтожая ослабленную засухой растительность и препятствуя восстановлению растений», — сказал Брайан Р. Силлиман, сотрудник Рэйчел Карсон.
Профессор биологии сохранения морской среды в Школе окружающей среды Герцога Николая.По его словам, экологам давно известно, что засуха может стимулировать этот тип атаки на растения, но в основном они не считали ее вторичным стрессом, а не основной причиной разрушения экосистемы.
«Мы обнаружили противоположное», — сказал Силлиман. «У травоядных есть сильный комбинированный эффект. Это означает, что эти экосистемы гораздо более уязвимы к засухе, чем прогнозируют текущие модели.
При наличии травоядных они могут справиться с гораздо меньшим стрессом от засухи».Команда опубликовала свои выводы 6 января в рецензируемом журнале Ecology Letters.
В период с 2009 по 2015 годы ученые проводили полевые работы в солончаках в дельтах рек Желтая и Ляо в Китае. Болота, которые круглый год славятся своим пурпурно-красным цветом, являются одними из последних охраняемых местных прибрежных водно-болотных угодий в Китае.Болота испытали повсеместное отмирание растительности после сильной засухи в 2011 году.
Исследователи провели серию экспериментов до, во время и после засухи, чтобы проверить, насколько интенсивно выпас скота крабами — главным естественным врагом растений на защищенных болотах. — повлияла на устойчивость к засухе и восстановление после нее.«На испытательных площадках, где были исключены крабы, мы обнаружили, что потеря растительности была значительно ниже, и многие растения могли пережить засуху», — сказал Цян Хэ, научный сотрудник лаборатории Силлимана. «Они временно умерли, но быстро восстановились после окончания засухи».
«Но на контрольных участках выпас крабов уничтожил растения, подвергшиеся засухе, что привело к почти полной потере растительности», — сказал Хе, изучавший китайские болота более 10 лет с тех пор, как он был студентом Пекинского педагогического университета.В районах, открытых для крабов, восстановление растительности замедлилось как минимум на четыре года после окончания засухи 2011 года, добавил Цян Хэ.
Силлиман сказал, что результаты, вероятно, актуальны для многих других экосистем. «Растения в лесах и лугах также могут быть уничтожены естественными врагами, такими как насекомые и грибковые патогены, во время засухи».Основываясь на предварительном обзоре связанной с засухой гибели растений в других экосистемах по всему миру, группа считает, что более половины всех таких событий, о которых сообщалось, могло быть усугублено тем или иным естественным врагом. Однако относительная важность естественных врагов по сравнению с засухой в этих случаях все еще неясна и требует дальнейшего изучения.
По словам Силлимана, во многих регионах мира усиливаются сильные засухи, которые все больше влияют на широкий спектр экосистем, включая болота, мангровые заросли, умеренные и тропические леса, луга и коралловые рифы. .«Возможность предсказать, как и когда эти экстремальные явления повлияют на экосистемы, и определить методы управления, которые могут помочь уменьшить воздействие, стала приоритетной задачей», — сказал Силлиман.«Проблема в том, что большинство моделей устойчивости растений, которые мы в настоящее время используем для прогнозирования этих результатов, основаны на лабораторных исследованиях или физиологических исследованиях растений, поэтому они часто не учитывают комбинированные эффекты одновременных стрессовых факторов, таких как засуха и давление естественных врагов.
В результате экосистемы умирают намного раньше, чем предсказывают наши модели.«Надеюсь, — сказал он, — результаты этого исследования помогут нам разработать более совершенные модели и методы управления».
Финансирование исследования, соавторами которого выступили Цзэчжэн Лю и Баошань Цуй из Пекинского педагогического университета, предоставила Национальная программа ключевых фундаментальных исследований Китая. Цян Хэ также частично поддерживался Фондом Эдварда Столарца и финансировался Национальным научным фондом и Университетом Дьюка.