Гигантские леса ламинарии - эти эфирные, колеблющиеся столбы морских водорослей, встречающиеся в промежуточных и глубоководных зонах более прохладных побережий Тихого океана и Южного полушария, - обеспечивают среду обитания для различных видов, которые проводят свою жизнь в пологах ламинарии или на каменистом дне.
«Сложная физическая структура гигантских водорослей, простирающаяся по всей толще воды, и их очень высокая продуктивность уникальны», - сказал Боб Миллер, биолог-исследователь из Института морских наук Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (MSI).«Ни один другой вид в лесу водорослей не может заменить высокую способность гигантских водорослей физически изменять окружающую среду и создавать среду обитания и пищу для множества других видов». Таким образом, по его словам, гигантские водоросли известны как «основные виды» - организмы, играющие важную роль в структурировании сообщества.
В то время как гигантские водоросли, как правило, способны противостоять сильным течениям, восстанавливаться после сильных штормов и быстро пополнять запасы (около 3 процентов своего веса в день), натиск волнений, ожидаемых в результате изменения климата, может По словам Дэна Рида, также биолога-исследователя в MSI, это больше, чем может выдержать вид. В результате может произойти переворот в экологии всего леса водорослей.
«Одно из ожиданий изменения климата заключается в том, что многие типы возмущений, например пожары, ураганы и наводнения, будут происходить чаще или станут более серьезными по своей интенсивности», - сказал Рид. «Экологи давно признали важную роль нарушений в структурировании природных сообществ, однако им еще предстоит решить, как естественные сообщества реагируют на увеличение частоты нарушений по сравнению с увеличением серьезности нарушений."
Выводы исследователей в статье под названием «Потеря основных видов: частота нарушений перевешивает серьезность в структурировании сообществ водорослей» опубликованы в журнале «Экология».
«Мы обнаружили, что частота нарушений является наиболее важным фактором, влияющим на биоразнообразие ламинарии, в то время как серьезность нарушений в конкретный год играет второстепенную роль», - сказал ведущий исследователь Макс Касторани, профессор наук об окружающей среде в Университет Вирджинии.
В этом редком длительном исследовании исследователи подсчитывали и измеряли более 200 видов растений, беспозвоночных и рыб в больших экспериментальных и контрольных лесах водорослей у побережья Санта-Барбары каждые три месяца в течение девятилетнего периода. Они обнаружили, что ежегодные нарушения, когда леса ламинарии экспериментально вырубались и сокращались из года в год, как это происходит во время сильных зимних штормов с большими волнами, приводили к удвоению числа более мелких растений и беспозвоночных, прикрепленных к морскому дну (водоросли, кораллы, анемоны, губки), но также привело к уменьшению количества рыбы и моллюсков, таких как моллюски, морские ежи, морские звезды, омары и крабы, на 30-61 процент.
«Наши результаты удивили нас, потому что мы ожидали, что один сильный зимний шторм приведет к большим изменениям в биоразнообразии ламинарии», - сказал Касторани. «Вместо этого наибольшее влияние оказало количество нарушений с течением времени, потому что частые нарушения подавляют восстановление гигантских водорослей, что имеет большие последствия для окружающей морской жизни». Нездоровый лес водорослей предлагает меньше тени и убежища для определенных организмов, и в результате экосистема в целом будет менее сложной и продуктивной.
Леса водорослей вдоль побережья Калифорнии уже подвергаются нападению, вызванному такими факторами, как погодные условия Эль-Ниньо, которые приносят в леса разрушительные штормы, бедные питательными веществами теплые воды и агрессивных фиолетовых ежей, питающихся водорослями. Потеря подводной листвы вытеснила основных естественных хищников пурпурных ежей, обитающих в водорослях, а сами ежи препятствуют повторному росту водорослей, оставляя людям возможность попытаться спасти среду обитания - и, соответственно, свои собственные источники пищи и средства к существованию..
Ученые продолжают следить за своими участками, чтобы определить траекторию и скорость восстановления сообщества ламинарии в условиях естественного режима возмущения. «Мы также анализируем результаты нашего эксперимента, чтобы оценить, как частота и серьезность нарушений влияют на общую первичную продуктивность ламинарии», - сказал Миллер.
Эксперимент был проведен на участке долговременных экологических исследований побережья Санта-Барбары (LTER) Национального научного фонда. NSF финансирует многочисленные долгосрочные исследовательские проекты по всему миру, призванные получить общее представление об изменениях в экосистемах за десятилетия и далее.
«Это важное открытие, что серьезность и частота нарушений по-разному влияют на сообщества зарослей ламинарии», - сказал Дэвид Гаррисон, директор программы LTER Национального научного фонда, которая финансировала исследование. «Нам нужны такого рода исследования, чтобы предсказать, как будут выглядеть будущие сообщества водорослей и какие экосистемные услуги они будут предоставлять."