Тратить или экономить воду? Выращивать или размножаться? Для крошечных пустынных растений, которые цветут зимой, выбор - это игра на жизнь или смерть, и экологи из Университета Аризоны определили ставки, которые выиграют.
Син-Юэ Моника Гэ, аспирант факультета экологии и эволюционной биологии UA, изучила более 50 видов и проанализировала данные за более чем 30 лет, чтобы выяснить, что только растения, которые внимательно следят за компромиссом в использовании воды и размножение будет процветать в пустыне.
Предыдущее исследование, проведенное в пустынной лаборатории UA на холме Тумамок, выявило компромисс путем изучения девяти распространенных видов зимних однолетников на холме Тумамок. В исследовании Ге изучался этот компромисс для всего сообщества зимних однолетних растений вокруг Лаборатории пустыни.
Исследование, опубликованное в журнале Ecology Letters, показало, что в условиях различных температур и количества осадков наилучший баланс достигается за счет компромисса между ростом и эффективностью использования воды. Растения либо сохраняют свою воду и растут медленно и стабильно в течение всей зимы, либо расходуют воду, внимательно следя за осадками и быстро разрастаясь в ответ на осадки.
«Растения должны сбалансировать распределение воды и питательных веществ для быстрого роста или сохранения воды», - сказал Ге.
«Растения, которые не идеально подходят для компромисса, действительно встречаются в этой экосистеме, но они не могут процветать», - добавила Урсула Бейсингер, один из соавторов Ге, выпускник Университета Австралии и специалист по экологическим исследованиям.
Ge, Бейсингер и другие соавторы - аспирант UA Джошуа Шолль, лаборатория в пустыне на холме Тумамок, директор по исследованиям, Лоуренс Венейбл и Трэвис Хаксман, профессор экологии и эволюционной биологии Калифорнийского университета в Ирвайне - нашли что разнообразие однолетних растений пустыни поддерживало жизнеспособность сообщества по мере изменения климата.
«За эти три десятилетия мы наблюдаем изменение климата: мы видим, как температура повышается, количество осадков уменьшается. Тенденция указывает на то, что пустыня становится теплее и суше», - сказал Ге.
Тщательный мониторинг растительного сообщества, проведенный Лабораторией пустыни, позволил Ге и ее команде увидеть, как эволюционировало растительное сообщество, чтобы справиться с изменениями, отслеживая, какие виды были наиболее многочисленны в каждый год.
«Виды растений больше склоняются к эффективности использования воды, потому что им необходимо сохранять свои ресурсы», - сказал Бейсингер.
Тем не менее, эти водосберегающие растения по-прежнему придерживаются тонкой грани компромисса, уравновешивая воду и рост так же, как водосберегающие растения, которых много даже во влажные зимы.
"Это самый интересный для нас результат, так как он показывает, что независимо от того, какие виды в настоящее время распространены, они все равно следуют этому общему правилу", - сказал Ге.
Экологи часто отмечают, что разнообразные сообщества более устойчивы, чем менее разнообразные системы, но подробные наборы данных за десятилетие, необходимые для проведения исследований, которые научно подтверждают эти наблюдения, встречаются редко.
В экологических исследованиях, таких как Ге, «долгосрочные наборы данных - это золото», - сказал Бенджамин Уайлдер, директор Tumamoc Hill. «В этом смысле Лаборатория в пустыне - настоящий сундук с сокровищами».
Исследование проводилось при поддержке Лаборатории пустыни UA на холме Тумамок и при поддержке Национального научного фонда.