Инвазионный вид Carex kobomugi, или азиатская песчаная осока, был впервые обнаружен на восточном побережье США в государственном парке Айленд-Бич в Нью-Джерси в 1929 году. Этот вид агрессивен, вытесняет местную растительность и сокращает местное биоразнообразие. Во многих местах управляющие землей приложили огромные усилия, чтобы удалить его.
Но новое исследование, опубликованное в Журнале прикладной экологии под руководством докторанта Пенсильванского университета Бьянки Шарбонно, обнаружило, что инвазивное растение имеет одно преимущество перед своим родным аналогом, Ammophila breviligulata, или американской пляжной травой: инвазивным лучше предотвращает эрозию дюн во время сильных штормов.
Из-за потепления климата, обрушивающегося на побережье с более сильными штормами, исследования показывают, что для защиты прибрежных сообществ менеджеры могут захотеть уделить внимание достоинствам неместных видов.
«Чтобы принять обоснованное управленческое решение, вам действительно нужно знать все карты в игре, и это очень важно», - сказал Шарбонно, студент биологического факультета Школы искусств и наук. «Если вы цените естественный состав и среду обитания, обеспечиваемую местным разнообразием растений, вам следует попытаться контролировать это инвазивное. Если ваш приоритет - защита домов на побережье, вы можете подумать о том, чтобы оставить его в покое или, по крайней мере, оставить в покое, пока не появится план по его замене, чтобы вы не оставляли в дюне уязвимый участок без растительности. Однако есть предостережение в том, что мы не знаем, как развиваются дюны с одним видом по сравнению с другим с точки зрения скорости роста и формы».
Charbonneau сотрудничал в исследовании с Луизой С. Вуттон из Университета Джорджиан-Корт, Джон П. Внек из Морской академии технологий и наук об окружающей среде и Дж. Адам Лэнгли и Майкл А. Познер из Университета Вилланова, где Шарбонно получила степень магистра, и это исследование легло в основу ее диссертации.
Шарбонно изучает, как дюны реагируют на штормы, и роль растений в стабилизации дюн сразу после урагана «Сэнди», обрушившегося на северо-восточное побережье в октябре 2012 года. дюны различаются по устойчивости и устойчивости к эрозии в зависимости от того, какие виды стабилизируют переднюю часть дюн.
«В целом мы знаем, что корни растений являются неотъемлемой частью удержания дюн вместе, а листья обеспечивают поверхностное сопротивление, когда вас смывает шторм», - сказал Шарбонно. «Но мы не знали, существуют ли различия между видами в борьбе с эрозией из-за различий в морфологии и плотности».
Государственный парк Айленд-Бич представляет собой подходящее место для изучения влияния этого потенциального вида на эрозию, поскольку в нем есть два доминирующих вида растений для дюн, которые не смешиваются между собой.
Исследователи располагали данными GPS о распределении видов до и после Сэнди. Используя эти данные, они использовали технологию географической информационной системы для расчета размеров насаждений во время урагана.
Чтобы определить степень эрозии дюн на территориях, покрытых каждым видом, команда разработала новый показатель эрозии, трансгрессию гребня дюн или DCT. Хотя типичным способом измерения эрозии является расчет объемных потерь с использованием данных со спутников для получения измерений трехмерной площади поверхности дюн до и после события, эти данные являются дорогостоящими и поэтому часто недоступны, если только шторм не является исключительно разрушительным, например Сэнди.
Чтобы разработать более доступный метод измерения, исследователи использовали изменение положения гребня дюн до и после Сэнди для оценки эрозии как двумерного показателя, DCT. С помощью аэрофотоснимков и данных о высоте от Национального управления океанических и атмосферных исследований они определили положение гребня дюн до и после шторма, оценив DCT как функцию высоты дюн до шторма и ширины пляжа, а также видов растений, стабилизирующих дюну.
Сравнивая насаждения двух разных видов, они обнаружили, что инвазивная осока значительно лучше помогает дюнам противостоять силе шторма.
«Мы обнаружили, что в парке было потеряно примерно на три метра больше дюн в естественных травянистых насаждениях по сравнению с участками с инвазивными», - сказал Шарбонно..
Ширина пляжа и высота дюн до шторма не повлияли на этот результат. Они также рассчитали традиционный показатель эрозии, объемных потерь. Они обнаружили, что их новый метод согласуется с объемными потерями и, таким образом, может обеспечить точный способ измерения эрозии во время шторма.
Хотя ранее считалось, что низкорослые растения, такие как инвазивная осока, приводят к более коротким дюнам, новые данные показывают, что высота растения может быть не так важна, как его способность улавливать песок, или, возможно, его корневая система. Шарбонно надеется в будущем изучить, какие особенности растения наиболее важны для строительства и устойчивости дюн.
Исследователи предлагают руководителям использовать полученные данные для управления усилиями по сохранению и восстановлению дюн, тщательно учитывая приоритеты управления.
«До этого исследования в парке пытались сделать все возможное, чтобы избавиться от этого инвазивного вида, но не более того», - сказал Шарбонно. «Я думаю, что, хотя мы все еще хотим контролировать его, любые усилия по искоренению должны совпадать с посадкой, чтобы гарантировать, что дюна останется стабильной».