Национальный монумент Карризо-Плейн - малоизвестная экологическая горячая точка в Южной Калифорнии. Несмотря на то, что он небольшой, каждую весну он расцветает полевыми цветами и полон видов, находящихся под угрозой или исчезающих видов.
Долгосрочное исследование, проведенное Вашингтонским университетом и Калифорнийским университетом в Беркли, показало, как сотни видов в этой долине жили во время исторической засухи, обрушившейся на Калифорнию с 2012 по 2015 год. Оно показывает удивительных победителей и проигравших, раскрывая закономерности, которые могут иметь отношение к изменению климата.
Выводы опубликованы 20 августа в Nature Climate Change.
«Равнина Карризо является одной из глобальных горячих точек исчезающих видов, с исчезающими видами на каждом трофическом уровне: растениями, грызунами, хищниками», - сказала ведущий автор Лаура Пру, доцент Калифорнийского университета в области количественных наук о дикой природе, часть Школы экологических и лесных наук Университета Вашингтона. «Это также идеальная лаборатория, чтобы увидеть, как исключительное климатическое явление влияет на всю экосистему».
Изучая эту природную лабораторию в течение многих лет, исследователи обнаружили, что засуха на самом деле помогает экологическим аутсайдерам, подвергая стрессу доминирующие виды. По словам Прю, аналогичные модели, вероятно, сохранятся и в других экосистемах.
Мы думаем, что хотя эти экстремальные климатические явления в краткосрочной перспективе могут быть довольно разрушительными для некоторых групп населения, в долгосрочной перспективе они могут иметь важное значение для поддержания биоразнообразия в системе, не позволяя более слабым конкурентам получать полностью исключен из системы», - сказала она.
Результаты также показали удивительных неудачников: хищников, от лисиц до сипух. Они пострадали, когда на третий год засухи их излюбленные виды добычи стали дефицитными.
«Много раз, когда люди думают о засухе, они действительно беспокоятся о растениях, и не так много внимания уделяется популяциям животных», - сказал Прю. «Наши результаты показывают, что, когда случаются длительные засухи, мы действительно хотим обратить внимание на животных на вершине пищевой цепи, потому что они, вероятно, пострадают довольно сильно».
Пру начал проект в 2007 году в качестве исследователя с докторской степенью вместе с соавтором Джастином Брашерсом в Калифорнийском университете в Беркли для изучения гигантской крысы-кенгуру и других исчезающих видов, которые в изобилии обитают на равнине Карризо. Она стремилась понять отношения между разными видами, чтобы увидеть, как защита одного может повлиять на других.
Затем в 2012 году началась засуха - продолжительный засушливый период, который, как показывают исследования, может быть худшим, что Калифорния пережила за 1200 лет.
«Мы увидели, как наши сайты превратились из тех мест, которые были просто красивыми и усыпаны полевыми цветами весной, в то, что действительно выглядело как поверхность Луны», - сказал Прю. «Мы поняли, что у нас есть уникальная возможность посмотреть, как это историческое климатическое событие повлияло на все сообщество».
Полевые бригады собрали данные о 423 видах растений, птиц, рептилий, млекопитающих и насекомых. Их полевой сезон длился с конца марта по конец августа, начиная с 2007 года, при поддержке Национального научного фонда, Бюро управления земельными ресурсами и Министерства сельского хозяйства США..
Трудоемкое усилие принимало различные формы. Исследователи оцепили случайные участки земли и подсчитали растения внутри каждого квадрата. Они вырыли ямы и поставили ловушки для ловли насекомых, а также идентифицировали все, что попадало внутрь, в течение двух недель. Они ставят живоловки для отлова грызунов и других мелких животных днем и разные ловушки для отлова ночных грызунов. Управляемая волонтерами программа Carrizo Plain Christmas Bird Count предоставила лучшие цифры для птиц. Во время ночных поездок исследователи светили фонариками, чтобы найти отражение в глазах ночных животных. Наблюдатели подсчитывали численность вилорогих антилоп и лосей туле с небольших самолетов.
За прошедшие годы судьбы сотен видов показывают, как продолжительная засуха повлияла на экосистему:
- Растения сразу же пострадали от засухи, и ее последствия с каждым годом становились все более серьезными
- Гигантские кенгуровые крысы оставались многочисленными в течение первого и второго года засухи, но на третий год их численность резко упала в 11 раз
- По мере того, как популяции доминирующих видов сокращались, растения и животные, которые раньше были редкими, стали менее редкими, включая несколько других видов кенгуровых крыс
- Примерно 4 процента из 423 видов были названы «победителями», потому что их общая численность фактически увеличилась во время засухи
- Ближе к концу засухи больше всего пострадали плотоядные, такие как койоты, барсуки и ястребы, вероятно, из-за того, что их добыча в виде гигантских кенгуровых крыс стала дефицитом
«Если бы мы сдались раньше или сузили наши усилия, мы бы упустили эту редкую и мощную возможность количественно оценить, как серьезное экологическое потрясение влияет на экологическое сообщество», - сказал Брашерс. «Такие потрясения усиливаются на нашей быстро меняющейся планете, и мы не можем предсказать их последствия и управлять ими, если у нас нет исследований для их мониторинга».
После того как в 2015 году закончилась засуха, экосистема равнины Карризо пришла в норму, и популяция гигантских крыс-кенгуру также восстановилась.
«С точки зрения последствий для изменения климата это дает некоторый повод для оптимизма, поскольку показывает, что экосистемы обладают замечательной способностью справляться с некоторыми из этих экстремальных явлений», - сказал Прю.
Результаты показывают, что сосредоточение внимания на том, как ключевые виды добычи реагируют на засуху, может помочь предсказать судьбу высших хищников, сказал Прю, и эти основные виды добычи могут стать центром усилий по сохранению.