До того, как европейцы прибыли в Америку, саванны длиннолистных сосен раскинулись на 90 миллионах акров от современной Флориды до Техаса и Вирджинии. Сегодня из-за антропогенного воздействия осталось менее 3 процентов этой площади, а то, что осталось, существует в виде фрагментированных участков, в значительной степени изолированных друг от друга.
Тем не менее, сотни видов растений и животных обитают в этих саваннах, от подлеска и черепахи-суслика до исчезающего дятла с красной кокардой.
Фрагментация среды обитания представляет собой серьезную угрозу биоразнообразию не только в саваннах длиннолистных сосен, но и в средах обитания по всей планете. Новое исследование, опубликованное на этой неделе [Sept. 27, 2019] in Science демонстрирует обнадеживающую новую стратегию усилий по сохранению видов растений и животных, сталкивающихся с фрагментированными и сокращающимися средами обитания во всем мире.
Соединяя небольшие восстановленные участки саванны друг с другом через коридоры среды обитания на экспериментальном ландшафте в районе реки Саванна в Южной Каролине, почти 20-летнее исследование показало ежегодное увеличение количества растений. виды внутри фрагментов с течением времени, и падение числа видов, полностью исчезающих из них.
«Мы знаем, что фрагментация и утрата среды обитания являются основной причиной вымирания видов в США и во всем мире», - говорит ведущий автор исследования Эллен Дамшен, профессор интегративной биологии в Университете Висконсин-Мэдисон. «Нам нужны решения по сохранению, которые могут защитить существующие виды и восстановить утраченную среду обитания».
Она и соавтор Джон Оррок, также профессор интегративной биологии в UW-Madison, сравнивают результаты с неожиданной областью: финансами. Исследовательская группа была удивлена, обнаружив ежегодное увеличение на пять процентов числа новых видов, прибывающих или колонизирующих фрагменты длиннолистной сосны, соединенных коридором, и ежегодное сокращение на два процента числа вымирающих видов.
«Подобно сложным процентам в банке, количество видов увеличивается с постоянной скоростью каждый год, что приводит к гораздо большему конечному результату с течением времени в средах обитания, которые соединены коридором, чем в тех, которые не связаны», Дамшен. говорит.
За 18-летний период исследования это равнялось в среднем 24 дополнительным видам в каждом соединенном фрагменте по сравнению с контрольными фрагментами исследования, которые не были соединены коридорами. Каждый фрагмент размером примерно с два футбольных поля, а соединяющие их коридоры простираются примерно на 500 на 80 футов каждый.
«Как и любая хорошая долгосрочная инвестиция, она со временем накапливается», - говорит Оррок. Ни он, ни Дамшен, ни исследовательская группа не ожидали обнаружить годовые темпы роста без признаков замедления.
Долгосрочное исследование сохранения и восстановления, которое все еще продолжается, редко встречается в экологическом мире, отчасти потому, что исследование контролирует территорию и связанность фрагментированных мест обитания. В большинстве исследований изучался только размер среды обитания.
«С точки зрения биоразнообразия мы знаем, что территория обитания важна», - говорит Дамшен. «Но нам также нужно подумать о сети оставшихся мест обитания и о том, как воссоединить небольшие участки».
Потому что, добавляет Оррок, «не всегда возможно создать больше среды обитания, поэтому соединение существующей среды обитания является еще одним инструментом в наборе инструментов сохранения».
Исследование также уникально своей продолжительностью, что стало возможным благодаря финансированию программы долгосрочных исследований в области биологии окружающей среды Национального научного фонда (NSF). Большинство экологических исследований охватывают от одного до пяти лет, или жизненный цикл типичного исследовательского гранта, но результаты показывают, что для накопления значимых результатов требуется время.
«Сила этого долгосрочного исследования заключается в том, что небольшие различия в скорости накопления видов имеют большое влияние в долгосрочной перспективе», - сказала Бетси фон Холле, программный директор Национального научного фонда. «Это имеет серьезные последствия для науки о реставрации и консервации».
Исследование также опиралось на сотрудничество с Лесной службой США-Саванна-Ривер под руководством Департамента энергетики-Саванна-Ривер, где фрагменты и коридоры восстанавливаются в саванне из длиннолистных сосен. Среда обитания длиннолистной сосны сократилась с колониальных времен, поскольку деревья использовались для производства древесины, смолы и скипидара и были потеряны из-за урбанизации.
«Как управляющие землей, - говорит управляющий лесным хозяйством Девела Кларк из Лесной службы США, Саванна-Ривер, - мы включаем эти долгосрочные исследования в нашу повседневную работу по восстановлению саванны. Эллен и исследовательская группа разделяют нашу признательность что исследования и реставрация требуют долгосрочной перспективы."
В настоящее время в Вирджинии, на северной окраине исторического ареала этого вида, также предпринимаются усилия по восстановлению саванн длиннолистных сосен под руководством The Nature Conservancy (TNC) и Департамента охраны природы Вирджинии.. Исследование под руководством UW-Madison дает результаты, которые появляются в ключевой момент для принятия решений по сохранению.
«Это гонка со временем, когда речь идет о восстановлении биоразнообразия растений, особенно перед лицом ускоряющегося изменения климата и фрагментации ландшафта», - говорит Брайан ван Эрден, директор программы Virginia Pinelands компании TNC. «Нам нужны наилучшие доступные научные данные из долгосрочных крупномасштабных исследований, подобных этому, чтобы сообщить, как связать наши заповедные земли и управлять ими, чтобы обеспечить местным видам наилучшие шансы на выживание и процветание».
Восстановление среды обитания сейчас является ключевым приоритетом во всем мире. Ранее в этом году Организация Объединенных Наций объявила 2021-2030 годы Десятилетием ООН по восстановлению экосистем в надежде устранить избыточные парниковые газы, улавливающие тепло; улучшение продовольственной безопасности и запасов пресной воды; и защита критически важных мест обитания человека и животных.
«Проводить эксперименты с последствиями утраты и фрагментации среды обитания в реалистичных масштабах невероятно сложно, потому что, когда вы смотрите на реальный ландшафт, одновременно происходит так много всего», - говорит Дамшен. «Вам нужен сильный эксперимент, который изолирует эти независимые факторы, такие как размер, связанность, близость к краю среды обитания, в масштабе, важном для сохранения, и в значимом временном масштабе..
"У нас была такая возможность последние 20 лет."