Во всем мире более 13 000 видов растений прижились в новых условиях - некоторые из них интегрируются с местными растениями, а другие агрессивно распространяются. Понимание того, почему одни растения становятся инвазивными, а другие нет, имеет решающее значение для сохранения биоразнообразия в мире.
Новое исследование Университета Вермонта позволяет предсказать, какие растения могут стать инвазивными в конкретном сообществе. Результаты показали, что неместные растения с большей вероятностью станут инвазивными, если они обладают биологическими признаками, отличными от свойств местного сообщества, и что высота растений может быть конкурентным преимуществом.
«Инвазивные виды могут оказывать разрушительное воздействие на наши естественные экосистемы и вызывать долгосрочные экологические и экономические проблемы», - сказала Джейн Молофски, профессор кафедры биологии растений Университета Вирджинии и старший автор исследования, опубликованного 6 ноября. 2018 в Nature Communications. «Наша цель состояла в том, чтобы использовать большие данные и статистические методы для оценки этой проблемы по-новому, сравнивая черты местных и неместных растений в ряде растительных сообществ».
Работая с группой международных сотрудников, Молофски и его коллеги из UVM изучили различия в биологических характеристиках 1 855 местных и неместных видов растений в шести различных типах среды обитания в умеренном климате Центральной Европы.
В каждом типе среды обитания авторы сравнили признаки местных и неместных растений. Из неместных растений они рассмотрели различия между теми, которые «натурализировались», то есть размножаются в природе без прямого вмешательства человека, но не распространялись агрессивно, и инвазивными видами, которые распространяются на большие расстояния и часто наносят серьезный ущерб экосистеме..
БЫТЬ ВЫСОТНЕЕ СПОСОБСТВУЕТ УСПЕХУ
Почти во всех изученных местообитаниях результаты показали, что неинвазивные растения имеют сходные черты с местным растительным сообществом, такие как высота растений, характеристики листьев и средний вес семян. Напротив, инвазивные виды имели похожие, но немного отличающиеся биологические характеристики: они были достаточно похожи, чтобы обитать в одних и тех же местах обитания, но достаточно различались, чтобы иметь уникальные характеристики, которые позволяли им процветать.
Например, некоторые инвазивные растения были в среднем выше, чем местные виды. Это явление предполагает, что дополнительная высота некоторых инвазивных растений дает им лучший доступ к свету и позволяет им превзойти местные растения и распространяться более агрессивно.
Выводы подтверждают новую теорию инвазии, называемую моделью пространства границ признаков, которая предполагает, что неместные растения могут сосуществовать с местным растительным сообществом, когда они имеют набор определенных биологических признаков, но могут вторгаться, когда у них есть несколько иная адаптация к местным условиям среды. Таким образом, вновь интродуцированные виды должны быть достаточно похожими, чтобы процветать в сообществе местных видов, но их различия могут способствовать успеху их вторжения.
Результаты показывают, что единственный, легко измеряемый признак - высота растения - может быть очень предсказуемым фактором при определении того, какие растения могут стать инвазивными в данной среде. Хотя прогностические признаки могут различаться для разных видов флоры, исследования показывают, что усилия по искоренению должны быть сосредоточены на неместных видах растений, которые отличаются от их местных сообществ.
«Нам нужны новые прогностические инструменты, которые помогут информировать политические и управленческие решения о сохранении и биоразнообразии», - сказал соавтор Брайан Бекедж, профессор кафедры биологии растений и кафедры компьютерных наук и член UVM. Институт окружающей среды Гунда.«Мы надеемся, что эту модель можно будет использовать в качестве инструмента скрининга, чтобы определить, какие растения имеют наибольшую вероятность стать инвазивными в будущем».