Не секрет, что глобализация, которой способствует изменение климата, помогает инвазивным видам закрепиться на планете. Что стало неожиданностью для исследователей Технологического института Вирджинии, так это то, насколько изменчивы эти захватчики.
Ученые обнаружили, что инвазивные виды растений не только обладают высокой степенью адаптивности, но и способны изменяться, чтобы процветать на новых континентах и в разных типах климата, оспаривая предположение о том, что виды обитают в одной и той же среде в естественной и инвазивные диапазоны.
Исследование, проведенное Джейкобом Барни, адъюнкт-профессором кафедры патологии растений, физиологии и науки о сорняках Колледжа сельского хозяйства и биологических наук, и Дэном Этуотером, преподавателем кафедры биологических наук в штате Северная Каролина. Университет и бывший постдокторский консультант Барни, была опубликована во вторник в онлайн-журнале Nature Ecology and Evolution.
«Это важно как для того, чтобы изменить наше представление о видах, так и для того, где они растут», - сказал Барни, который также является научным сотрудником Института наук о жизни Фралина и филиалом Центра глобальных изменений. «Выводы также меняют нашу способность предсказывать, где они будут расти и как они могут реагировать на изменение климата. Это может изменить правила игры для оценки рисков и сохранения инвазивных видов».
Этуотер использовал данные, собранные студенткой Кариссой Эрвин, также автором статьи, чтобы проверить давнее предположение экологии о том, что климатические ограничения растений не меняются, а это означает, что мы можем предсказать, где они будут расти.. Небольшие исследования подтвердили это предположение. Однако исследователи Технологического института Вирджинии разрушили это предположение, протестировав более 800 видов с использованием новых моделей, разработанных Этуотером и Барни..
«Некоторые люди сказали бы, что инвазивные виды имеют другое распространение в новом климате. Но мы обнаружили, что они занимают более широкий диапазон новых климатических условий», - сказал Этуотер. «У видов меняется экология, когда они перемещаются с одного континента на другой. Мы должны ожидать, что виды изменятся, возможно, навсегда, когда они пересекают континенты».
Результаты имеют серьезные последствия для применения моделей экологических ниш для оценки риска инвазивных видов и для прогнозирования реакции видов на изменение климата. Виды, способные изменить свою экологию и климат, который они называют домом, могут представлять проблему для исследователей, использующих данные о естественных ареалах для прогнозирования распространения инвазивных видов.
Движущей силой исследования было желание спрогнозировать будущее распространение инвазивных видов, которые представляют серьезную угрозу для здоровья человека, окружающей среды и экономики. Исследователи начали с постановки вопроса: занимают ли инвазивные виды тот же климат в инвазивном ареале, что и в их естественном ареале? Чтобы выяснить это, они сравнили местные и инвазивные виды.
Барни и Этуотер изучили 815 видов наземных растений со всех континентов, а также миллионы точек или мест, где растения, как известно, встречаются, и сравнили модели в крупнейшем глобальном исследовании инвазивных видов на сегодняшний день. Они обнаружили доказательства смены климатических ниш у всех 815 видов растений, интродуцированных на пяти континентах. Климатическая ниша относится к набору климатических условий, в которых вид имеет стабильную или растущую популяцию.
В целом их результаты показывают, что сдвиги в нишах отражают изменения доступности климата в масштабе континента и были самыми значительными среди долгоживущих и культивируемых видов. Например, если виды перемещаются на более теплый континент, они, как правило, стремятся занять более теплый климат. Короче говоря, культурные растения с длительным сроком жизни особенно хорошо чувствуют себя в совершенно новом климате.
«Существует не только значение для прогнозирования того, где будут встречаться инвазивные виды, но и последствия для управления», - сказал Барни. «Например, для определенных видов мы используем биоконтроль, вводя один организм для контроля над другим, подход, который может быть неэффективным или безопасным, если целевой вид подвергается экологическим изменениям. Когда мы занимаемся моделированием климата, мы предполагаем, что климатическая ниша может быть то же самое, когда это может быть не так. Таким образом, существует широкий спектр последствий в широком диапазоне областей».
Барни поднял еще одну проблему.
«Культивируя виды - изгибая их для сельскохозяйственных или декоративных целей и отбирая такие черты, как холодостойкость, - мы выталкиваем их в среду, в которой они бы не жили», - сказал он. «Давление отбора при разведении, а также окружающая среда, в которую мы их помещаем, могут преувеличивать это изменение. Например, короткоживущие виды переходят в более сухой климат. Таким образом, можно сделать вывод, что черты разных видов влияют на направление смещения ниши».
После того, как Этуотер и Барни поймут эти движущие силы более полно, они надеются, что смогут предсказать, как увеличится географический ареал инвазивных видов, чтобы точно определить районы, которые могут подвергнуться вторжению.
«Другой частью этого является предположение о том, что климат стабилен, что не соответствует действительности», - сказал Этуотер. «Мы также опирались на предположение, что вид есть вид и его экологические тенденции остаются постоянными. Это тоже не так. Виды различаются в пространстве и времени. Они ведут себя по-разному на разных континентах и в разном климате. Следовательно, концепция климатической ниши вида менее стабильна и менее четко определена».
Учитывая, что производство продуктов питания, здоровье человека, устойчивость экосистем и биоразнообразие поставлены на карту, поскольку глобальные вторжения опережают нашу способность реагировать, более глубокое понимание изменений климатических ниш имеет решающее значение для будущих попыток прогнозировать динамику видов, считают исследователи.