В естественной среде доступность воды часто бывает стохастической: в некоторые годы и районы выпадает много дождя, в то время как другие районы и времена остаются засушливыми. В засушливые годы растения, которые более эффективно используют воду, часто оказываются наиболее успешными. С этим успехом приходит компромисс; в более влажные годы эти эффективные растения могут бороться с более быстрорастущими растениями.
Для пустынь характерна переменная погода, так что структура растительных сообществ может меняться между влажными и засушливыми годами, с высокой плотностью и разнообразием растений во влажные годы и сокращением как количества, так и числа видов в засушливые годы. Влияние двух важных переменных на растительные сообщества — конкуренции и использования воды — было исследовано в пустыне Сонора исследовательской группой из Университета Аризоны и опубликовано в недавнем выпуске Американского журнала ботаники.Дженнифер Гремер и ее коллеги рассмотрели три широко распространенных и обильных растения, произрастающих в пустыне Сонора, которые используют разные стратегии, чтобы справиться с этой изменчивой пустынной средой, занимая разные позиции в спектре компромиссов между относительной скоростью роста и эффективностью использования воды. Они интерпретировали, насколько хорошо растения реагировали на различные условия, такие как высокая и низкая доступность воды и конкуренция, путем измерения биомассы растений побегов, стеблей и корней.
С началом изменения климата пустыни становятся все жарче и суше, и они были в центре внимания моделей глобальных изменений. «Пустыня Сонора уже начала демонстрировать такие изменения», — объясняет Гремер. «В частности, состав растительных сообществ изменился за последние 30 лет: виды с высокой эффективностью водопользования становятся все более распространенными, а виды с высокими относительными темпами роста — сокращаются».Исследование показало, что все виды лучше себя чувствуют во влажной среде при выращивании в одиночку; однако наличие воды имело дополнительные последствия, когда была включена конкуренция.
Виды, которые имеют более высокие темпы роста, меньше пострадали от конкуренции во влажной среде, тогда как виды, которые более эффективны в использовании воды, были меньше затронуты в сухой среде.«Эти наблюдаемые эффекты объясняют закономерности, наблюдаемые в долгосрочных данных, и противоречат здравому смыслу для многих читателей, потому что некоторые растения могут действительно работать лучше, когда условия не оптимальны», — объясняет Гремер.
Однако в большинстве случаев этого исследования промежуточные виды имели самый большой конкурентный эффект среди всех видов. Было также замечено, что промежуточное соединение имеет высокий уровень внутривидовой конкурентоспособности, что указывает на причину, по которой промежуточный продукт не исключает конкурентно другие виды.
Их результаты показывают, что одни растения лучше конкурируют во влажной среде, а другие — в сухой. Они смогли предсказать эту закономерность, глядя на важные характеристики, эффективность использования воды и скорость роста, чтобы определить, как они отреагируют на ограниченные ресурсы.
Это имеет значение для будущих исследований. По словам Гремера, «главная задача в экологии — найти черты или характеристики, которые можно использовать в качестве индикаторов для прогнозирования реакции растений без необходимости изучения каждого отдельного вида.
В нашей системе мы добились замечательных успехов в этом. . " Однако эти черты не могут быть самыми важными факторами во всех системах. Более глубокое понимание того, как эти черты опосредуют конкуренцию в различных условиях, как для местных, так и для неместных растений, важно с учетом угроз изменения климата и инвазивных видов.
«Нам необходимо понимать роль конкуренции и доступности воды в долгосрочных моделях разнообразия в нашей системе», — сказал Гремер. «Это имеет значение для понимания реакции на изменение климата и прогнозирования того, как эти сообщества будут выглядеть в будущем».
