Целые экосистемы Великих равнин резко смещаются на север, явление, вероятно, связанное с человеческим влиянием, таким как изменение климата, говорится в новом исследовании Университета Небраски в Линкольне, в котором проанализированы данные о распространении птиц за почти 50 лет.
Самая северная граница экосистемы сместилась более чем на 365 миль к северу, а самая южная граница переместилась примерно на 160 миль от исходного уровня 1970 года.
Выводы могут послужить основой для разработки системы раннего предупреждения, которая даст землевладельцам десятилетия на подготовку к сдвигу или коллапсу экосистемы, позволяя им приспосабливаться или способствовать изменению, а не просто реагировать, говорят исследователи.
Раннее предупреждение, долгая песня сирены для экстремальных погодных явлений, таких как торнадо, также является новой целью в области экологии. Экологи долгое время считали, что экосистемы реагируют на внешнее давление - изменения климата, инвазивные виды - идиосинкразическим, в значительной степени непредсказуемым образом.
Но в новом исследовании группы, опубликованном 24 июня в журнале Nature Climate Change, впервые удалось количественно оценить пространственный компонент этого изменения. При этом предполагается, что экологические реакции гораздо более упорядочены и предсказуемы, чем считалось ранее.
«Если мы сможем работать над предотвращением (изменений), мы сэкономим себе много денег и времени», - сказал Калеб Робертс, ведущий автор и научный сотрудник из Небраски. «Возможно, нам не придется беспокоиться о конкретных исчезающих видах, потому что мы будем защищать систему, которая им нужна».
Чтобы прийти к своим выводам, исследователи проанализировали данные о птицах за 46 лет, собранные для Североамериканского исследования гнездящихся птиц, проведенного U. S. Программа геологической службы, предназначенная для отслеживания популяций птиц. В это исследование было включено более 400 видов птиц, обнаруженных на участке шириной 250 миль, простирающемся от Техаса до Северной Дакоты.
Затем команда разделила виды птиц на группы в зависимости от их массы тела и искала пробелы в распределении групп. По словам соавтора Крейга Аллена, эти пробелы фактически действуют как подпись ДНК экосистемы, позволяя команде определить, где заканчивается одна экосистема и начинается другая.
Проанализировав географическое перемещение отдельных сигнатур массы тела за 46-летний период, команде удалось измерить, насколько и как быстро каждая экосистема сместилась на север.
"Все (эти перерывы) говорят о том, что есть много животных с маленьким размером тела; затем есть пробел, в котором ничего нет в этом среднем размере тела; затем у вас есть еще одна группа и еще одна группа", - сказал Аллен, директор университетского Центра устойчивости рабочих сельскохозяйственных ландшафтов.«И поскольку они отражают области масштаба в экосистеме, это похоже на подпись - ДНК - данной экосистемы».
В своей области исследования и с течением времени исследователи определили три четкие границы экосистемы, причем четвертая - и, следовательно, четвертый режим экосистемы - появится в последнее десятилетие.
Тот факт, что самая северная граница сместилась больше, чем ее самая южная, отражает хорошо задокументированное явление, известное как арктическое усиление, предполагающее, что в игру вступает изменение климата, говорят исследователи. Но это движение также согласуется с другими движущими силами глобальных изменений, включая тенденции лесных пожаров; вторжение древесных растений, таких как восточный красный кедр; развитие энергетики; преобразование сельскохозяйственных земель; и урбанизация.
«Как и большинство вещей в экологии, (эти сдвиги), вероятно, имеют несколько причин», - сказал Аллен. «И я думаю, что довольно сложно попытаться отделить, скажем, вторжение деревьев от изменения климата, потому что это связано с огнем, а также с изменением климата. Все эти вещи тесно связаны."
Луга являются наиболее подверженной опасности экосистемой в мире, сказал Робертс, частично из-за вторжения древесных растений. По его словам, это вторжение - это то, над чем люди могут бороться, увеличивая сжигание, увеличивая вырубку деревьев и уменьшая посадку.
"Это все, что мы можем сделать, и использовать раннее предупреждение, чтобы сказать: "Мы приближаемся к краю устойчивости этого пастбища. Оно вот-вот рухнет, особенно в нашем районе. Что мы можем сделать, чтобы остановить что?' Вот какой силой мог бы обладать этот инструмент», - сказал он. «Вам не нужно ждать, пока это до вас дойдет. Вы можете предвидеть это и действовать на опережение».
Когда управляющие земельными участками ждут, пока проблема доберется до их черного хода, сказал Аллен, зачастую уже слишком поздно что-то менять. Учитывая эту безотлагательность, исследователи планируют расширить диапазон своего анализа экосистем как на восток, так и на запад, потенциально охватив лесные массивы и горные хребты, и в то же время уточнить, как соседние экосистемы перемещаются по отношению друг к другу и по отношению к глобальным движущим силам.
В конце концов, по словам исследователей, они намерены разработать инструменты, которые будут использовать землеустроители и защитники природы, начиная от частного сектора и заканчивая военными.
«Мы тесно сотрудничаем с большим количеством партнеров, чтобы понять, как ориентироваться в этих типах переходов и повысить эффективность инвестиций в охрану окружающей среды», - сказал Дирак Твидвелл, доцент кафедры агрономии и садоводства. «Не следует недооценивать крупномасштабные преобразования. Восстановление того, что было утрачено, оказалось чрезвычайно трудным, когда задача охватывает большие географические регионы».