Когда люди разрезают прилегающие тропические леса на более мелкие фрагменты, говорят экологи, леса по краям этих фрагментов, как правило, претерпевают ряд изменений (например, более высокие температуры, более низкая влажность), которые в совокупности известны как «краевые эффекты». Одним из таких пограничных эффектов является снижение разнообразия древесных пород. Что вызывает этот эффект, однако, никогда не было полностью понято.
Новое исследование под руководством Йельского университета показало, что ответ может заключаться в сложных и загадочных отношениях между деревьями и их так называемыми «естественными врагами».
Написав в журнале Nature Communications, группа исследователей демонстрирует, что фрагментация ослабляет воздействие некоторых патогенных грибов и травоядных насекомых - особенно тех специализированных врагов, которые помогают поддерживать разнообразие в тропической системе - позволяя некоторым видам деревьев процветать вблизи края леса так, как они не могли глубже в лесу.
«Несмотря на большой объем работ по краевым эффектам в фрагментированных лесах, почти ни одно исследование не выявило механизмов, которые уменьшают разнообразие деревьев вблизи краев фрагментов», - сказал Мегхна Кришнадас, доктор философии. кандидат Йельской школы лесного хозяйства и экологических исследований (F&ES) и ведущий автор статьи. «Кроме того, мало исследований фрагментированных лесов связаны с теоретическими и эмпирическими работами по динамике растительных сообществ в малонарушенных лесах.
"По сути, я надеялся понять фрагментированные леса, используя механизмы разнообразия, наблюдаемые в малонарушенных лесах."
Соавторы: Лиза Комита, доцент кафедры экологии тропических лесов в F&ES; Роберт Багчи, общественный эколог из Коннектикутского университета; и Сачин Шридхара из Национального центра биологических наук в Бангалоре, Индия.
Большинство предыдущих исследований краевых эффектов были сосредоточены на абиотических факторах, таких как изменения в освещении, влажности или характере поступления семян на вновь образованных «краях», где соседний лес был расчищен для сельского хозяйства, дорог или других модификаций. В меньшем количестве исследований изучалась роль естественных врагов, которые, как известно, способствуют сохранению биоразнообразия, не позволяя какому-либо виду стать слишком многочисленным.
«Это хорошо известное явление, которое изучалось в основном в нетронутых лесах», - сказал Комита. «Но вопрос заключался в том, влияет ли близость к краям в этих лесных фрагментах на такие взаимодействия? Мы думали, что это может быть, потому что на краях у вас есть изменения в составе пород деревьев. У вас также есть изменения в условиях окружающей среды; например, более низкая влажность может снизить обилие патогенов».
Они ожидали, что более слабое регулирование пополнения видов естественными врагами уменьшит разнообразие саженцев на окраинах фрагментированных, измененных человеком лесов.
Чтобы проверить теорию, исследователи провели серию полевых экспериментов на территории площадью 3500 гектаров фрагментированного влажного тропического леса в Западных Гатах, Индия, очага биоразнообразия, в котором сейчас ведется экспансионистское сельское хозяйство. в данном случае чайные плантации.
В 15 случайно выбранных местах они установили 45 станций отбора проб от нуля до пяти метров от края фрагмента, а также от 20 до 30 метров и от 50 до 60 метров от края. Они также установили 15 станций в 90-100 метрах от края.
Хотя они обнаружили, что разнообразие семенного «дождя» было одинаковым по всему ландшафту, разнообразие саженцев, которые действительно прижились, было намного больше в глубине леса, дальше всего от края.
Позже, когда инсектициды и фунгициды использовались для подавления естественных врагов древесных пород во внутренних районах, биоразнообразие там тоже сократилось, что позволяет предположить, что именно взаимодействие с этими грибковыми патогенами и травоядными насекомыми привело к повышению уровня разнообразия. Напротив, когда пестициды были добавлены в области ближе к краю, разнообразие проростков не изменилось, что указывает на то, что естественные враги не играли важной роли в поддержании разнообразия вблизи края.
Последствия значительны, сказал Комита. Недавнее исследование глобальной степени фрагментации показало, что около 20 процентов оставшихся лесов находятся в пределах 100 метров от края.
«Таким образом, вполне вероятно, что многие леса по всему миру будут потенциально затронуты этими пограничными эффектами, которые включают в себя потерю разнообразных экологических взаимодействий», - сказал Комита.