Войдите в лес, состоящий только из местных деревьев, и вы, вероятно, заметите, что вокруг вас много разных видов деревьев, и ни один вид не доминирует в экосистеме. Такое биоразнообразие - разнообразие жизни и видов в лесу - гарантирует, что каждый вид играет свою роль в экосистеме, повышая здоровье и продуктивность леса. Однако, когда вторгаются неместные деревья, они образуют плотные группы деревьев одного вида. Это противоречит общепринятому мнению, потому что теоретически патогены - микроскопические болезнетворные организмы - должны предотвратить это.
У деревьев много естественных врагов, таких как травоядные и насекомые, которые грызут их листья. Но их главные враги невидимы невооруженным глазом. Особенно в старых лесах грибковые патогены развиваются, чтобы поражать сеянцы определенных видов деревьев и со временем накапливаться в почве вокруг взрослых особей, препятствуя росту их семян. Семена, которые падают далеко от своего родителя, обычно лучше приживаются. Таким образом, патогены помогают диктовать, где могут расти местные деревья, и предотвращают доминирование одних видов над другими.
Этот эффект является частью гипотезы Янзена-Коннелла, широко распространенного объяснения поощрения биоразнообразия в лесах. Теория была разработана в 1970-х годах экологами Даниэлем Янзеном и Джозефом Коннеллом, которые заявили, что видоспецифические травоядные, патогены или другие естественные враги делают районы рядом с деревом негостеприимными для выживания его саженцев. Если один вид станет слишком многочисленным, останется мало безопасных мест для выживания его саженцев, что будет способствовать росту других видов растений в пределах одной области.
Почему же тогда интродуцированные виды деревьев часто вторгаются, вытесняют и вытесняют местные деревья, даже принадлежащие к тому же роду? Эта тема находится в центре внимания нового исследования, опубликованного в журнале Экологического общества Америки Ecosphere..
Александра Врубель, кандидат наук на кафедре систематической зоологии в Университете Адама Мицкевича в Польше, говорит, что отношения между местными деревьями и их враждебными патогенами тесно связаны друг с другом; настолько тесно, что патогены могут быть не в состоянии распознать или атаковать даже близкородственные интродуцированные виды деревьев. Теория «высвобождения врагов» утверждает, что, поскольку интродуцированные виды являются новыми для экосистемы, у них еще нет врагов в почве, и их семена могут плотно падать и процветать, становясь инвазивными. Это ослабление эффекта Янцена-Коннелла, по словам Врубеля, «дает неместным видам большое конкурентное преимущество перед местными видами».
Чтобы проверить, как интенсивность эффекта различается между видами деревьев одного рода, Врубель и его коллеги используют тепличные и полевые эксперименты для изучения двух пар инвазивных и местных видов деревьев в Центральной Европе: самшит (Acer negundo) и Клен остролистный (Acer platanoides) и дуб красный северный (Quercus rubra) vs.дуб черешчатый (Quercus robur). Они также проводят исследования естественных лесов, содержащих популяции всех четырех видов, чтобы выяснить, как они выживают в неконтролируемой среде.
В контролируемых условиях инвазивные виды обеих пар чувствуют себя лучше, чем их соответствующие местные собратья, избегая атаки почвенных патогенов; они освобождаются от эффекта Янзена-Коннелла, что дает им преимущество в выживании. Однако в естественных условиях одна пара родов (Acer) следовала ожидаемой схеме: неместные сеянцы избегали атаки патогенов, а другая пара (Quercus) - нет. Врубель объясняет это сложностью взаимодействий с другими растениями и животными, с которыми саженцы деревьев сталкиваются в дикой природе.
Это исследование показывает, что свобода от болезней частично объясняет, почему неместные виды деревьев доминируют в районах, где они интродуцированы. Улучшение понимания той роли, которую взаимодействие растений и почвы играет в укоренении и распространении инвазивных растений, имеет решающее значение для разработки эффективных стратегий управления и контроля.
«Выяснение того, почему инвазивные виды способны так легко размножаться в новых районах, является одним из наиболее важных вопросов в экологии и охране природы, - заключает Врубель, - и результаты нашего исследования дают дополнительное представление о факторах, ответственность за успех некоторых неместных видов».