По мере того, как интродуцированные виды распространяются по всему миру, сложные сети взаимодействий между растениями и животными в экосистемах становятся все более похожими, и этот процесс, вероятно, усилит влияние глобализации на природу и повысит риск масштабных экологических нарушений.
Исследователи из Национального центра социально-экологического синтеза (SESYNC) Университета Мэриленда и из Центра динамики биоразнообразия в меняющемся мире (BIOCHANGE) Орхусского университета обнаружили, что интродуцированные виды изменяют мутуалистические отношения между растениями и животных ускоряющимися темпами, создавая новые экологические связи между ранее разъединенными экосистемами. Их новое исследование размещено на обложке журнала Nature от 3 сентября и опубликовано в Интернете 2 сентября.
Представленное на обложке журнала Nature от 3 сентября исследование было проведено исследователями из Национального центра социально-экологического синтеза (SESYNC) Университета Мэриленда и Центра динамики биоразнообразия в меняющемся мире (BIOCHANGE).) в Орхусском университете.
Портфельный эффект утраты биоразнообразия
Биоразнообразие меняется во всем мире не только за счет исчезновения видов, но и за счет того, что видовой состав становится более схожим в разных регионах - процесс, называемый биотической гомогенизацией. Подобно тому, как диверсификация инвестиционного портфеля защищает его от спадов в определенных секторах, разнообразие экосистем защищает природные системы от повсеместного коллапса. Исследователи обнаружили, что гомогенизация влияет на мутуалистические сети, состоящие из растений и животных, которые рассеивают свои семена. Собрав данные из сотен мест по всему миру, они обнаружили, что количество взаимодействий с участием растений или животных, которые были интродуцированными видами, увеличилось в семь раз за последние 75 лет. Возникающая в результате потеря эффекта портфеля создает больший риск резкого разрушения из-за крупномасштабных стрессоров, таких как изменение климата или вспышки болезней.
Интродуцированные виды также влияют на структуру мутуалистических сетей, снижая стабильность отдельных экосистем. Когда исследователи изучают сеть взаимодействий видов в естественных экосистемах, они часто обнаруживают «отделения» тесно взаимодействующих видов, мало взаимодействующих за пределами своего отделения. «Это делает сеть устойчивой, потому что такие нарушения, как чрезмерная охота, болезни или пестициды, поражающие определенные виды, не распространяются на виды в других компартментах», - объясняет автор исследования Эван Фрике из SESYNC. Исследование показывает, что интродуцированные виды часто настолько генерализованы, что взаимодействуют между собой в нескольких компартментах, что приводит к потере структуры компартментализованной сети и подвергает большему количеству видов данное разрушение.
Разрушение географической изоляции
Исследование также показывает, как регионы, которые естественным образом имели различные комбинации видов и взаимодействий из-за исторической географической изоляции, теперь связаны между собой. «Евразийские черные дрозды, распространяющие семена боярышника, - это обычное мутуалистическое взаимодействие между видами, обитающими в Европе», - сказал Фрике. «Сегодня такое же взаимодействие видов происходит и на противоположной стороне планеты в Новой Зеландии, куда эти виды были завезены людьми».
Исследователи количественно определили, как интродуцированные виды изменили географические закономерности в глобальной сети мутуалистических взаимодействий. «Что поразительно, так это то, что естественные биогеографические закономерности, существовавшие миллионы лет, стираются так быстро», - сказал Фрике. Следствием этих новых связей является то, что коэволюционировавшие отношения, уникальные для изолированных мест на Мадагаскаре, Гавайях или в Новой Зеландии, теперь зависят от интродуцированных видов. Утрата изоляции меняет коэволюционные траектории этих взаимностей, что может привести к тому, что у видов разовьются черты, более сходные с видами в других частях мира.«Однако интродуцированные виды могут со временем также отклониться от своих исходных популяций, адаптируясь к новым условиям», - добавил автор исследования Йенс-Кристиан Свеннинг, профессор и директор BIOCHANGE..
Отзывы, формирующие будущие экосистемы
Являясь взаимовыгодным взаимодействием, мутуализм распространения семян может определить, какие виды будут успешными, поскольку экосистемы меняются с течением времени. Согласно исследованию, по сравнению с местными видами интродуцированные виды в два раза чаще взаимодействуют с партнерами, которые также были интродуцированы. Эта обратная связь может способствовать регенерации интродуцированных растений по сравнению с местными видами. «Это может привести к гомогенизирующим эффектам для растительных сообществ во время естественного лесовосстановления деградировавших лесов, а также к сдвигу ареалов растений в результате изменения климата», - сказал Фрике..
Управление потерей сложности
«В то время как многие непреднамеренно интродуцированные виды могут вызывать гомогенизирующие эффекты, которые угрожают целостности экосистемы, другие интродуцированные виды могут принести экологические выгоды или даже обратить вспять эффекты биотической гомогенизации», - продолжил Свеннинг. На Гавайских островах интродуцированные животные осуществляют почти все распространение семян местных растений после многочисленных вымираний и резкого сокращения местных популяций птиц. В то время как Гавайи представляют собой крайний случай, в экосистемах по всему миру наблюдается резкое сокращение численности крупнейших животных, многие из которых являются важными распространителями семян. Как и птицы на Гавайях, интродуцированные крупные млекопитающие могут выполнять функции, отсутствующие из-за упадка местных видов. «Наши будущие исследования будут нацелены на то, какие виды взаимодействуют таким образом, чтобы еще больше гомогенизировать экосистемы, и те, которые могут обратить гомогенизацию вспять, выполняя экологические роли, утраченные из-за исчезновения видов в прошлом», - заключил Свеннинг..