Время, необходимое для разложения листа, может быть ключом к пониманию того, как температура влияет на экосистемы, считают экологи Университета штата Канзас.
Используя данные о опавших листьях в ручьях из 1 025 публикаций, группа экологов из разных стран, в том числе Уолтер Доддс из Канзасского государственного университета, заслуженный профессор университета, и Лидия Зеглин, доцент, оба отделения биологии, обнаружили средняя скорость разложения опавших листьев составляет менее половины того, что предсказывает метаболическая экологическая теория. Исследование, в котором измерялась чувствительность опавших листьев к повышению температуры, опубликовано в журнале Global Change Biology..
«Теория того, как организмы реагируют на температуру, говорит, что организмы будут двигаться быстрее при более высоких температурах», - сказал Доддс. «Эта взаимосвязь для отдельных организмов - будь то ящерица или бактерия - имеет определенную скорость увеличения с более высокими температурами. Согласно нашему исследованию, скорость разложения все равно будет происходить быстрее с повышением температуры, но не так быстро, как мы ожидали.."
Команда оценила данные из публикаций, в которых измеряли опавшие листья в ручьях и реках, и определила, что скорость разрушения опавших листьев может увеличиться на 5-21 процент, если средняя температура воды прогреется примерно на 1-4 градуса по Цельсию. Этот вывод противоречит оценкам метаболической теории о 10-45-процентном увеличении температуры при таком же повышении температуры.
Доддс сказал, что понимание взаимосвязи между температурой, разложением листьев и проточной водой может помочь экологам лучше предсказать, как углеродный цикл будет реагировать на будущие изменения климата. Поскольку растительные материалы хранят большое количество углерода в мире, а ручьи и реки помогают транспортировать растительный материал по всему миру, разложение опавших листьев в ручьях может вносить большой вклад в атмосферный углерод. По словам Зеглина, когда листья падают в проточную воду, их можно перенести в океан, а по мере движения по воде они разрушаются более полно. Если листья попадают в почву и сохраняются, углерод из этих листьев с большей вероятностью будет поглощен и не так легко высвобождается в атмосферу, как углекислый газ..
«Руки выбрасывают в атмосферу большое количество CO2, поэтому скорость распада этих листьев является показателем того, сколько углерода уходит в атмосферу», - сказал Доддс.. «Чем дольше углерод удерживается и застревает в листьях, чем микробы или беспозвоночные, питающиеся листьями, выдыхают его в виде CO2, тем лучше».
Объединив все доступные исследовательские данные и выделив все переменные, экологи увидели тенденции, указывающие на то, что организмы могут приспосабливаться к меняющимся условиям окружающей среды, а скорость распада может немного измениться, но не должна шокировать систему.
«В какой-то степени биологические сообщества будут приспосабливаться к изменениям окружающей среды», - сказал Доддс. «Либо организмы адаптируются к изменяющейся температуре, либо их место займут другие организмы, которые эффективны при более высоких температурах. Если эти организмы изменят скорость разрушения растительного материала, больше CO2 вернется в атмосферу быстрее.
Исследовательской группе пришла в голову идея извлечь данные из тысяч уже опубликованных исследований и сравнить скорость распада листьев со всего мира на семинаре Национального научного фонда по долгосрочным экологическим исследованиям, или LTER. Данные взяты из исследовательских работ о потоках по всему миру, включая сайты LTER. Команда нашла документы с помощью научных поисковых систем, таких как Google Scholar или Web of Science.
"Этот метаанализ показывает, что, хотя отношения между температурой и разложением варьируются от места к месту, сбор информации из работы тысяч отдельных ученых позволяет нам лучше понять глобальные тенденции", - сказал Зеглин.