Мир становится все теплее и теплее—и многие организмы, обитающие в более низких широтах или на более высоких высотах, движутся выше. Однако новые организмы, перемещающиеся в новую среду обитания, могут нарушить экологическое равновесие, установившееся в течение длительного периода. Растения и травоядные характеризуются длительной коэволюцией, формирующей как их географическое распределение, так и характеристики, которые они проявляют на занимаемых ими участках.

На более высоких высотах это проявляется в том, что травоядные насекомые обычно менее многочисленны, а растения, в свою очередь, менее хорошо защищены от травоядных в результате более низкой энергии и более коротких сезонов роста. В противоположность этому, низкогорные виды растений защищают себя от более многочисленных и разнообразных травоядных, будь то шипы, шипы или волосы, или токсичные вещества. Изменение климата может нарушить эту экологическую организацию.

Кузнечики перемещаются на большие высоты

В эксперименте исследователи из ETH Zurich, швейцарского Федерального института лесных, снежных и ландшафтных исследований (WSL) и Университета Невшателя исследовали, что может произойти, если травоядные—в данном случае различные кузнечики со средних высот—поселятся на альпийских лугах на более высоких высотах и встретят там новые растительные сообщества. Исследование только что было опубликовано в журнале Science.

Исследователи переместили различные виды кузнечиков со средних высот (1400 метров над уровнем моря) на три альпийских пастбища на высотах 1800, 2070 и 2270 метров над уровнем моря, где экологи поместили кузнечиков в клетки. Местные кузнечики ранее были удалены с экспериментальных участков. Эксперимент проводился в районе Анзейндаз в Альпах во, Швейцария.

В своем исследовании ученые измеряли такие вещи, как изменение биомассы, структуры и состава альпийских растительных сообществ под влиянием травоядных насекомых. Исследователи также исследовали, были ли некоторые виды растений более восприимчивы к травоядным, например растения с более жесткими листьями, или те, которые содержат больше кремнезема или других компонентов, таких как фенолы или дубильные вещества.

Низинные кузнечики влияют на альпийское сообщество

Экологи обнаружили, что кормовое поведение кузнечиков оказывает явное влияние на структуру растительности и состав альпийской флоры. Альпийские сообщества демонстрируют четкую структуру в организации полога, с растениями с жесткими листьями наверху и более теневыносливыми растениями с более мягкими листьями внизу. Но эта естественная организация была нарушена, потому что перемещенные кузнечики предпочитали питаться более высокими и жесткими альпийскими растениями, которые демонстрировали функциональные характеристики, такие как структура листьев, содержание питательных веществ, химическая защита или форма роста, подобные тем, которые были у их предыдущих, более низких пищевых растений. В результате насекомые уменьшили биомассу доминирующих жестких альпийских растений, что, в свою очередь, благоприятствовало росту низкорослых видов растений, которых травоядные избегают. Таким образом, в краткосрочной перспективе общее разнообразие растений увеличилось.

"Иммигрантские травоядные потребляют определенные растения на их новом месте, и это изменяет и реорганизует конкурентное взаимодействие между этими альпийскими видами растений", - говорит первый автор исследования Патрис Декомб. Глобальное потепление, например, может нарушить экологический баланс, потому что подвижные животные, включая многих травоядных насекомых, могут расширять свою среду обитания на более высокие высоты быстрее, чем оседлые растения. Поэтому травоядные насекомые с более низких высот могли бы легко жить в альпийских местообитаниях с местными растениями, которые недостаточно или вообще не готовы защищаться от этих новых травоядных. Это может изменить нынешнюю структуру и функционирование альпийских растительных сообществ в целом. Таким образом, изменение климата окажет косвенное воздействие на экосистемы в дополнение к прямым последствиям повышения температуры.

Важные факторы изменения экосистем

Для Лоика Пеллизье, профессора ландшафтной экологии в ETH Zurich и WSL, это косвенное влияние изменения климата на экосистемы является одним из самых важных результатов исследования: "исследования воздействия климата в значительной степени исследовали прямое влияние температуры на экосистемы, но эти новые взаимодействия, возникающие между видами, перемещающимися в новые места обитания, могут привести к важным структурным изменениям. Они являются важными движущими силами изменения экосистем в условиях все более теплого климата."

С их результатами исследователи также хотят улучшить модели, которые до сих пор лишь неадекватно интегрировали такие процессы. Они также надеются, что это улучшит прогноз того, как изменение климата повлияет на функционирование экосистем и предоставляемых ими услуг.

ИСТОЧНИК