Экологический фильтр в пруду, такой как прожорливая рыба, которая питается стрекозами и стрекозами, может помочь экологам предсказать, как потеря биоразнообразия может повлиять на конкретные места обитания, по словам исследователей из Университета Райса, которые в течение четырех лет изучали сезонные изменения в прудах по всему миру. Восточный Техас.
В одном из первых исследований такого рода ученые показали, что сильные экологические «фильтры» - в данном случае хищные рыбы - приводят к тому, что сообщества стрекоз и стрекоз регулярно меняются от года к году и от сезона к сезону в прудах. через Восточный Техас. Результаты, опубликованные на этой неделе в журнале Ecology Letters, показывают, как экологический фильтр может помочь экологам прогнозировать, как потеря биоразнообразия может повлиять на конкретные места обитания.
Тысячи видов на Земле вымирают каждый год, и скорость увеличивается. Ученые изо всех сил пытались предсказать последствия утраты биоразнообразия, отчасти из-за неопределенности естественных изменений в составе сообществ во времени и пространстве.
«Экологи склонны думать о биоразнообразии в пространстве - мы находим горячие точки биоразнообразия и используем карты, чтобы показать, как биоразнообразие меняется в разных средах обитания - но не во времени», - сказал Фолькер Рудольф, доцент кафедры биологических наук в Райс и ведущий ученый о новом исследовании. «На самом деле биоразнообразие меняется со временем точно так же и по-разному.
«Существуют экологические теории, предполагающие, что динамика сообщества должна быть связана как во времени, так и в пространстве, но обычно мы просто выводим временную динамику из пространственных паттернов», - сказал он.«В каком-то смысле люди сделали это задом наперед. Они предполагают, что если эта динамика происходит во времени, то вот что мы должны увидеть в пространстве. В нашем случае мы не предполагаем. Мы на самом деле показываем, что происходит».
В своем исследовании Рудольф и его студенты собрали и проанализировали более 18 000 насекомых, земноводных и рыб во время ежеквартальных посещений каждый год с 2011 по 2015 год в 45 отдаленных прудах в национальных лесах Дэви Крокетт и Анджелина примерно в 80 милях. к северу от Хьюстона.
Соавтор исследования Ник Расмуссен сказал, что стрекозы и их крошечные родственники, стрекозы, являются идеальными организмами для изучения биоразнообразия в Восточном Техасе, потому что там обитает более 60 видов.
"У нас есть много тропических видов и много североамериканских видов, и если вы пойдете и посмотрите на конкретный пруд, вы увидите, что есть много различий в том, что там, где вид», - сказал Расмуссен, научный сотрудник Калифорнийского университета в Дэвисе, защитивший докторскую диссертацию. D. at Rice в 2012 году. «Существует довольно четкое понимание того, что определенные факторы могут влиять на то, какие виды появляются в данном пруду, и это могут быть такие вещи, как рыба, растительный покров, температура воды и частота высыхания пруда. кроме того, все сезонно. Виды меняются летом, зимой, влажным и сухим сезонами."
Одной из основных вещей, которую команда хотела исследовать, была степень изменения каждого пруда не только от сезона к сезону, но и от года к году в течение одного и того же сезона. Возвращая каждую осень, зиму, весну и лето в одни и те же пруды в течение четырех лет, они количественно определили четыре набора сезонных изменений (т. с лета на лето) для каждого сайта.
При анализе различий команда Рудольфа обнаружила систематические различия во временных и пространственных закономерностях разнообразия стрекоз в прудах с разными хищниками. В прудах, которые были связаны с присутствием хищных рыб, таких как окунь, высшие хищники наводили порядок как в отношении типа стрекоз, способных жить в пруду, так и в том, как сообщества стрекоз менялись в зависимости от времени года и года.
"Если вы посмотрите на любой из рыбных прудов, вы можете наблюдать резкие изменения в составе сообществ от сезона к сезону, но изменения довольно постоянны в течение года для каждого пруда с одними и теми же рыбными хищниками", - сказал ведущий автор исследования Бенджамин Ван Аллен, научный сотрудник Калифорнийского университета в Сан-Диего, получивший докторскую степень. в Райсе в 2014 году. «Глядя на один рыбный пруд в течение года, вы получаете хорошее представление о том, что происходит в остальных».
Напротив, пруды, в которых не было рыбы, демонстрировали гораздо большее разнообразие видов стрекоз от пруда к пруду. Они также не менялись так последовательно в зависимости от времени года и года, как пруды с сильными высшими хищниками. По словам Ван Аллена, без сильного фильтра сообщество стрекоз в прудах, в которых не было рыбы, со временем «дрейфовало» и не возвращалось на одно и то же место каждый год..
Соавтор Крис Диббл, научный сотрудник Университета Индианы, защитивший докторскую диссертацию. Д. в Райсе в 2014 году сказал: «Это говорит нам о том, что если мы хотим получить представление об общем биоразнообразии в местах обитания с сильными фильтрами, то мы должны выбрать несколько образцовых участков и измерять их несколько раз в течение года. Если нет сильного фильтра, то наше исследование предполагает, что было бы более эффективно измерять как можно больше мест, но в меньшее количество моментов времени. Также важно отметить, что сильные фильтры могут также включать сильные климатические или экологические условия, в дополнение к биотические факторы, такие как хищники».
Рудольф сказал, что исследование предполагает, что экологический стресс, вызванный чрезмерным выловом рыбы, чрезмерной охотой, потерей среды обитания и изменением климата, может иметь очень разные последствия для среды обитания с фильтрами и без них. Он сказал, что исследование показывает, насколько важно для экологов учитывать такие различия, поскольку они стремятся количественно оценить и сохранить оставшееся биоразнообразие.
"Эти пространственные и временные компоненты действительно связаны", сказал он.«Их может приводить в действие общий механизм. В более широком контексте это означает, что мы можем использовать простые правила, чтобы делать выводы о биоразнообразии и о том, как оно меняется во времени и пространстве в различных средах обитания и участках».