Одна из причин глобальной угрозы биоразнообразию заключается в том, что мы, люди, вносим в окружающую среду больше питательных веществ, чем было бы в ней естественным образом, например, при удобрении сельскохозяйственных угодий. Кроме того, осадки перераспределяют избыток питательных веществ в другие районы, и питательные вещества также могут попадать в наши почвы через загрязнение воздуха.

Естественные луга являются средой обитания для многих различных видов растений, включая злаки, разнотравье, полевые цветы и орхидеи, многим из которых может угрожать деятельность человека. Для роста растениям нужны три вещи: углекислый газ (CO2) из воздуха, вода и питательные вещества из почвы. Последние обычно встречаются редко на полуестественных европейских лугах. Хотя это ограничивает рост отдельных растений, это способствует тому, что многие различные виды могут расти бок о бок. Однако чрезмерное количество питательных веществ создает образ, который сегодня повсеместно присутствует в нашем ландшафте: пышные зеленые луга, но без ярких цветов прежних времен.

Давно известно, что избыток питательных веществ сокращает биоразнообразие, но до сих пор процесс, стоящий за этим, был неясен. Исследователи из iDiv, UFZ и MLU в настоящее время исследовали причины этого явления в сотрудничестве с большой международной командой. Для этого они зарегистрировали сообщество видов растений на удобренных и неоплодотворенных лугах в ходе экспериментов на 59 участках на шести континентах в течение 13 лет.

"Состав видов растений на лугах всегда незначительно меняется; это вполне нормально", - говорит доктор Эмма Ладусер, ведущий автор исследования и научный сотрудник iDiv и UFZ. "Для некоторых видов условия в течение одного года не являются оптимальными, и они могут дать только несколько семян, или из них не появляются новые растения. С другой стороны, другие виды, семена которых уже были в почве или были занесены ветром или животными, могут прорасти. Благодаря этим процессам различные виды занимают новые пространства в природных зонах. Чем выше видовое разнообразие, тем выше вероятность того, что виды, адаптированные к условиям жизни, присутствуют и обеспечивают экосистемные услуги, от которых зависят люди".

При высоком поступлении питательных веществ больше видов теряется и появляется меньше новых видов

Как и ожидалось, этот эксперимент также последовательно демонстрировал снижение численности видов на участках, обогащенных питательными веществами, с течением времени. Чтобы иметь возможность отнести наблюдения к изменениям в видах растений, ученые разделили растительные сообщества на три категории: виды, которые постоянно присутствовали на участке в течение всего периода исследования, виды, которые исчезли, и те, которые появились вновь.

Анализ показал, что, с одной стороны, за исследуемый период на удобренных участках погибло больше видов, чем на неоплодотворенных лугах; с другой стороны, за это время появилось меньше новых видов. Видовой состав также изменился на неоплодотворенных участках. Однако здесь потери и выгоды были сбалансированы — общее количество видов оставалось неизменным.

Кроме того, исследователи зафиксировали количество произведенной надземной биомассы. Как и ожидалось, биомасса собранных растений была выше на удобренных пробных участках, чем на неоплодотворенных, что наблюдалось в первый год экспериментов. Около 60% этого увеличения было связано с видами растений, которые постоянно присутствовали на участке. Остальные 40% биомассы были получены за счет вновь добавленных видов, хотя каждый год добавлялось меньше новых видов, чем на неоплодотворенных экспериментальных участках.

Исследование предоставляет ценную информацию для практического сохранения природы

"Наши результаты показывают, что при наличии неестественно большого количества питательных веществ некоторые виды особенно выигрывают", - говорит Эмма Ладусер. "Многие другие не очень конкурентоспособные виды отходят на второй план - мы теряем их, а новым видам трудно утвердиться".

"Наше исследование вносит значительный вклад в лучшее понимание влияния неестественного поступления питательных веществ на наше биоразнообразие", - говорит старший автор профессор Стэнли Харпол, руководитель исследовательской группы по физиологическому разнообразию в UFZ, iDiv и MLU. С их исследованием, опубликованным в журнале Ecology Letters, исследователи также предоставляют ценную информацию для практического сохранения природы. "Для природоохранных зон рядом с сельскохозяйственными районами важно знать, как сток питательных веществ влияет на полуестественную экосистему, чтобы затем можно было принять целенаправленные меры для ее защиты", - говорит Харпол.