«Изменение температуры поверхностных вод, режима выпадения дождя и речного стока, вероятно, даст японскому спорышу, гидрилле, жимолости, бирючине и другим вредным инвазионным видам преимущество перед менее адаптируемыми местными видами», — сказал Нил Э. Фланаган, приглашенный доцент Duke Wetland Center, который руководил исследованием.
Исследование показало, что усиление антропогенного воздействия на водосборные бассейны и сток питательных веществ и наносов в прибрежные водно-болотные угодья в предстоящем столетии еще больше усилит преимущества инвазивных видов.
"Это смерть от тысячи мелких порезов. Каждое изменение само по себе может дать лишь небольшое преимущество для инвазивных видов, но в совокупности они складываются », — сказал соавтор Кертис Дж.
Ричардсон, директор Duke Wetland Center и профессор экологии ресурсов в Школе окружающей среды Герцога Николая.
По словам авторов, если их не остановить, со временем эти изменения сократят разнообразие растений, встречающихся на многих водно-болотных угодьях, и могут повлиять на способность водно-болотных угодий смягчать последствия наводнений, накапливать углерод, отфильтровывать загрязнение воды и обеспечивать среду обитания для местной дикой природы.
На этой неделе ученые опубликовали свои рецензируемые результаты в журнале Ecological Applications.
Исследование, финансируемое U.S. Агентство по охране окружающей среды (EPA) — это первый крупномасштабный полевой эксперимент по моделированию того, как будущие изменения окружающей среды, связанные с глобальным потеплением и изменениями в землепользовании, повлияют на растительные сообщества в основных речных системах в U.S.
Юго-восток.
Он был проведен с использованием исследований видов растений и биомассы, непрерывных измерений уровня воды и температуры воды в реальном времени, а также статистического моделирования долгосрочной численности растений и условий произрастания на 24 участках поймы прибрежных вод в Северной Каролине и Вирджинии за трехлетний период.
Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) прогнозирует, что температура поверхностных вод на юго-востоке повысится на 1–5 градусов по Цельсию к 2100 году. Повышенное испарение сократит базовый сток поверхностных вод, в то время как увеличение количества осадков на 5–30 процентов, в основном в виде сильных штормов, вызовет пульсирующую гидрологию — внезапные, краткосрочные подъемы — уровня воды.
По словам Фланагана, по мере того, как происходят эти изменения, ежегодные сроки прогрева заболоченных почв весной будут колебаться и могут больше не быть синхронизированы с падением уровня реки.
Эта десинхронизация повлияет на все пойменные растения, но естественная фенотипическая пластичность инвазивных видов позволяет им адаптироваться к ней лучше, чем местные виды, которым для прорастания требуется как незащищенная почва, так и более теплые температуры.
По мере того, как скорость прорастания местных видов снижается, инвазивы будут перемещаться и заполнять пустоту, их увеличение численности подпитывается высоким уровнем питательных веществ, поступающих в водно-болотные угодья со стоком от сельского хозяйства вверх по течению, и других нарушений.
«Эти результаты подчеркивают необходимость лучшего понимания взаимосвязи между климатом, землепользованием и управлением питательными веществами в поддержании жизнеспособности местных прибрежных растительных сообществ», — сказал Ричардсон.
«Что делает это исследование таким новаторским, так это то, что мы использовали сеть естественных, существующих прибрежных водно-болотных угодий для моделирования долгосрочных последствий изменений температуры и стока воды, прогнозируемых МГЭИК, в предстоящем столетии», — добавил Ричардсон.
По его словам, 18 из 24 водно-болотных угодий, использованных в исследовании, были расположены ниже по течению от плотин или электростанций, построенных не менее 50 лет назад. Десять из этих водно-болотных угодий были классифицированы как теплые, потому что вода, сбрасываемая обратно в реку плотиной вверх по течению или электростанцией, нагревалась паровыми турбинами или забиралась из более высоких водохранилищ, где температура воды была выше.
Восемь водно-болотных угодий были классифицированы как холодные, поскольку плотины, расположенные выше по течению, забирали сточные воды из более глубоких водоемов, где температура была более чем на 5 градусов Цельсия ниже, чем в теплых местах.
«Это позволило нам смоделировать влияние долгосрочных изменений температуры воды на численность местных и инвазивных видов», — сказал Ричардсон. Все 18 плотин отрегулировали отток воды, что позволило команде смоделировать эффекты прогнозируемого более низкого базового стока и увеличения ливневого стока.
Шесть изучаемых водно-болотных угодий были расположены на неплотных реках и служили контрольными участками.