Насколько серьезна потеря видов во всем мире? Изменяются ли материальные циклы в экосистеме с небольшим количеством видов? Чтобы выяснить это, в 2002 году был организован «Йенский эксперимент», один из крупнейших экспериментов по биоразнообразию в мире. Профессор Вольфганг Вайссер из Мюнхенского технического университета (TUM) сообщает о двух неожиданных выводах долгосрочного исследования: биоразнообразие влияет почти на половину процессов в экосистеме, а интенсивное управление пастбищами не приводит к более высоким урожаям, чем высокое биоразнообразие.
Экосистема предоставляет людям естественные «услуги», такие как плодородие почвы, качество грунтовых вод, производство пищи и опыление насекомыми, что необходимо для многих фруктов. Следовательно, нетронутые экосистемы имеют решающее значение для выживания всех живых существ. Какое же функциональное значение имеет вымирание видов? Может ли глобальная потеря видов в конечном итоге привести к ухудшению «функционирования» экосистем?
Профессор кафедры наземной экологии ТУМ Вайссер обобщил результаты долгосрочного проекта «Йенский эксперимент», которым с самого начала руководит Йенский университет им. Фридриха Шиллера, в 70-страничной статье. в журнале «Фундаментальная и прикладная экология». Он был спикером консорциума междисциплинарных исследований до 2015 года.
«Уникальным аспектом Йенского эксперимента является тот факт, что мы проводили наши эксперименты и анализы в течение 15 лет», - объясняет профессор. Вайссер. «Поскольку влияние биоразнообразия становится видимым только после задержки, мы смогли наблюдать определенные эффекты только с 2006 или 2007 года, то есть через четыре или пять лет после начала проекта». Если среда обитания разрушается из-за вмешательства человека, вид обычно не вымирает сразу, а через некоторое время. Согласно этим выводам, это вымирание оказывает отсроченное влияние на материальные циклы.
Воздействие биоразнообразия со временем стало более выраженным в Йенском эксперименте: в сообществах, богатых видами, положительные эффекты, такие как накопление углерода в земле, микробное дыхание или развитие почвенной фауны, только усилились. произносится со временем. С другой стороны, негативные последствия монокультуры также стали заметны позже. «Это означает, что негативные последствия нынешнего вымирания видов станут полностью ощутимыми только через несколько лет», - предупреждает Вайссер.
Фермеры не успешнее природы
80 000 измерений было проведено междисциплинарными рабочими группами из Германии, Австрии, Швейцарии и Нидерландов. На более чем 500 пробных участках они посадили различное количество видов растений, от монокультур до смесей из 60 видов. Кроме растений были исследованы и все остальные организмы, встречающиеся в экосистеме - в земле и над землей. Кроме того, почвоведы также исследовали материальные круговороты углерода, азота и нитратов, а также круговорот воды за весь 15-летний период.
Таким образом, исследователи смогли доказать, как разнообразие видов влияет на способность земли поглощать, хранить или выделять воду. «Ни один другой эксперимент на сегодняшний день не исследовал круговорот питательных веществ с такой строгостью», - говорит профессор Вольфганг В. Вилке из Института геоэкологии KIT в Карлсруэ. В Йенском эксперименте впервые было продемонстрировано, в какой степени, например, круговорот азота на определенном участке земли зависит от широкого круга факторов, таких как разнообразие видов, микробиологические организмы, круговорот воды и взаимодействие растений.
Помимо прочего, полученные данные позволили сделать следующие выводы:
- Луга с высоким разнообразием имели более высокую продуктивность, чем луга с низким разнообразием на протяжении всего периода Йенского эксперимента. Повышение интенсивности возделывания за счет дополнительных удобрений и более частого скашивания дало тот же эффект: когда фермер продвигает определенные виды и вносит удобрения, он в среднем не более успешен, чем мать-природа.
- Энергия биомассы (содержание биоэнергии) на лугах с высоким разнообразием была значительно выше, чем на лугах с низким разнообразием, но в то же время аналогична энергии многих современных сильно субсидируемых видов, таких как мискантус.
Улучшение экосистемных услуг за счет биоразнообразия
- В районах с высоким разнообразием достигнуто лучшее хранение углерода.
- Количество насекомых и других видов было значительно выше.
- Взаимные взаимодействия между видами, такие как опыление, происходили чаще.
- Луга с большим разнообразием лучше переносят поверхностные воды в почву.
- Экосистемы с высоким разнообразием были более устойчивыми в случае нарушений, таких как засухи или наводнения, чем экосистемы с низким разнообразием.
Йенский эксперимент благодаря своей широте впервые доказывает, что утрата биоразнообразия приводит к негативным последствиям для многих отдельных компонентов и процессов в экосистемах. Следовательно, исчезновение видов во всем мире означает не только то, что часть эволюционного наследия земли безвозвратно утрачена и что люди не выполняют свой долг заботы о других существах, но и будет иметь прямые неприятные последствия для человечества. Помимо прочего, исчезновение видов также влияет на материальные циклы, которые, в свою очередь, оказывают прямое влияние на водоснабжение, источник всей жизни.
Новым представителем Йенского эксперимента стал профессор Нико Эйзенхауэр из Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия (iDiv) Галле-Йена-Лейпциг. Эксперт из Лейпцигского университета продолжит эксперимент, чтобы более подробно изучить основные механизмы воздействия на биоразнообразие. Членами-учредителями Йенского эксперимента были Йенский университет Фридриха Шиллера, где также осуществляется научная координация, и Институт биогеохимии Макса Планка в Йене. Он получил существенную финансовую поддержку от Немецкого исследовательского фонда (DFG).