Гавайские растения Silverword, известные под своим гавайским названием ахинахина, что переводится как «очень серый», уникальны для района вершины вулкана Халеакала на Мауи, а также для вулканов Мауна-Кеа и Мауна-Лоа на Большом острове. Каждая вулканическая гора имеет свой уникальный тип серебряного меча. Вид Халеакала находится под угрозой исчезновения и многие считают его красивым. Но они становятся все реже из-за засухи, особенно на более низких высотах на склонах вулканов.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Ecological Monographs Американского экологического общества, исследователи пытаются понять недавнее сокращение популяции серебряных мечей Халеакала и определить стратегии сохранения на будущее.
Поскольку серебряные мечи растут на высоте от 5 000 до 10 000 футов, они полностью адаптировались к суровым условиям. Эти растения с очень плотными розетками колючих листьев, расходящихся от основания, производят высокие цветы, высота которых может достигать шести футов. Растения живут от 15 до более 50 лет, но цветут только один раз и погибают. Изменение климата создает новую угрозу для этих харизматичных растений: более жаркие и сухие условия угрожают даже выносливым серебряным мечам.
Исследователи из Гавайского университета активно сотрудничают с персоналом национального парка Халеакала, чтобы оценить влияние засушливых условий на серебряные мечи и сохранить эти уникальные растения для будущих поколений.
Пол Крушельницкий, исследователь из Гавайского университета, и его коллеги отслеживали рост растений серебристого меченосца в течение более трех с половиной лет в теплице и экспериментах по высадке в нижней, средней и верхней части растения. диапазон высот на Халеакала. Они изучили приспособляемость серебристых мечей к изменениям окружающей среды или климата, а также изучили гены растений, чтобы выяснить, есть ли у одних растений гены, помогающие им выдерживать засуху лучше, чем у других.
В ходе экспериментов исследователи обнаружили противоречивый результат, но он соответствует тому, что наблюдалось в дикой природе. «Растения гибли быстрее в более влажных частях ареала в ответ на условия засухи, чем в более засушливых районах», - говорит Крушельницкий. «Это противоречит обычному прогнозу, а именно, что популяция должна перемещаться в более влажные районы по мере того, как условия становятся более засушливыми».
Похоже, растения, расположенные на более низких высотах, менее устойчивы к засухе, чем растения, расположенные на больших высотах, которые уже живут в более сухой среде и, таким образом, лучше адаптируются к стрессовым засушливым сезонам. Таким образом, в последние засушливые сезоны растения на более низких высотах отмирают больше, чем их более высокие собратья. Эта закономерность может быть усилена сильными изменениями типичных климатических условий на более низких высотах.
Одним из таких изменений и чрезвычайно важным фактором для климата Гавайских вулканов в целом является частота и высота инверсии пассата (TWI). «Именно инверсия пассата, а не сам по себе пассат, важен для создания соответствующего экотона высоко в горах», - объясняет Крушельницкий. «Выше TWI большую часть времени намного суше и яснее, и это, по-видимому, важно для определения не только нижней границы серебряных мечей, но и границ нескольких растительных сообществ на горе».
Инверсия - это слой в атмосфере, в котором температура с высотой увеличивается, а не уменьшается, создавая своего рода «шапку» теплого воздуха. На Гавайях это обычно происходит на высоте от 6000 до 8000 футов. Присутствие TWI влияет на многие аспекты гавайского климата, включая ограничение высоты облаков, ограничение количества осадков на островах и создание сухого воздуха и ясного неба на самых высоких высотах вулканов. Поскольку TWI ограничивает расстояние, на которое может подняться воздух, он играет большую роль в том, насколько сильными могут стать конвективные облака и ливни - более низкая высота TWI приводит к более слабым ливням или облакам без ливней вообще.
В последние десятилетия количество TWI увеличилось, что приводит к более устойчивым ясным и сухим - и, следовательно, стрессовым - условиям высоко на Халеакале. Крищельницкий говорит, что некоторые климатические прогнозы предсказывают, что в будущем TWI будут происходить еще чаще и, возможно, на более низких высотах. Оба эти изменения приведут к тому, что большая часть диапазона серебряного меча будет подвергаться стрессовым условиям. В общем, изменение климата еще больше поставит под угрозу выживание растений.
Хрупкие серебряные мечи, которые посетители когда-то разорвали и увезли домой в качестве сувениров до создания национального парка Халеакала, теперь зависят от усилий руководства для выживания. Персонал парка отгораживает хищников, уничтожает чужеродные растения, которые вытеснили бы серебряные мечи, и обучает посетителей парка оставаться на тропах, чтобы не наступать на хрупкие саженцы и корневые системы серебряных мечей. Что касается будущего управления, Крушельницкий считает, что усилия должны быть сосредоточены на использовании подходящих мест для обитания серебристых меченосцев перед лицом климатических изменений, а не на поиске или разведении серебристых меченосцев с особенно засухоустойчивыми генами.
«Исследование подчеркивает, что реакция популяций растений на изменение климата может быть довольно сложной, - говорит Крушельницкий, - как с точки зрения основных механизмов, так и результатов». Исследователи считают, что при продолжении изучения серебристых мечей и растений, пораженных аналогичным образом, подобные тематические исследования выявят больше факторов, важных для рассмотрения в более широких усилиях по сохранению.