» » Завоевывая новые регионы, растения остаются в пределах своих старых климатических ниш

Завоевывая новые регионы, растения остаются в пределах своих старых климатических ниш


Завоевывая новые регионы, растения остаются в пределах своих старых климатических ниш

Схема перекрывания ниш, занимаемых одним и тем же видом на родине и в месте, куда он был завезен. Зеленым цветом показана та область значений факторов (Native range, B), в пределах которых вид обитает только на родине. Розовым цветом показана область (Invaded range, С), в пределах которой вид встречается только на чужбине. Центральная часть (A), выделенная коричневым цветом, — эта та область экологической ниши, в пределах которой вид встречается и на родине и на чужбине. Изображение из дополнительных материалов (PDF, 306 КБ) к обсуждаемой статье в Science


Анализ экологических ниш 50 видов растений, часть которых в свое время проникла из Северной Америки в Евразию, а часть — из Евразии в Северную Америку, показал, что эти переселения не сопровождались изменениями их ниш (отношением к абиотическим факторам). Данный результат выглядит несколько неожиданным на фоне информационного бума по поводу угрозы биологических инвазий.

Проблема видов-вселенцев, или, как их иначе называют, «инвазийных видов», в последнее время приобретает всё большую актуальность. Оказавшись в новых районах, чужеземные растения порой начинают расти гораздо быстрее, чем у себя на родине, вторгаются в старые сложившиеся сообщества и теснят местные виды. Проблема биологических инвазий рассматривается как одна из угроз биоразнообразию. Причины успеха, достигаемого инвазийными видами в новых районах обитания, до конца не ясны, но, по-видимому, решающее значение имеет высвобождение растений из-под пресса специфических паразитов — патогенных грибов, бактерий и вирусов (см. Почему некоторые растения на чужбине растут лучше, чем на родине?, «Элементы», 25.05.2009; Растения-вселенцы процветают за счет освобождения от паразитов и умелого использования ресурсов, «Элементы», 25.06.2009).

Нередко возникает, однако, вопрос: в какой степени у видов-вселенцев проявляется их «нишевый консерватизм»? сохраняется ли в новых местах та реакция видов на абиотические факторы, которая эволюционно сформировалась у них на родине? Или, иначе, — остаются ли они в пределах своих старых «климатических ниш» или выходят за их пределы? Данный вопрос нередко задается не только в связи с инвазиями, но и с глобальными изменениями климата, с необходимостью прогнозировать возможные изменения ареалов распространения тех или иных организмов. Удивительно, что, несмотря на кажущееся обилие сведений о распространении в Евразии растений, завезенных из Северной Америки (и наоборот — из Евразии в Америку), обобщающих работ о сохранении (или изменении) их климатических ниш практически нет.

Отчасти этот пробел восполняет исследование, выполненное недавно Блэзом Птипьером (Blaise Petitpierre) из Отдела экологии и эволюции Биолого-медицинского факультета Университета Лозанны (Лозанна, Швейцария) совместно с коллегами из этого и других университетов Швейцарии, а также Гавайского университета в Маноа(Гонолулу, США). Исходный материал — данные по распространению 50 видов покрытосеменных растений, которые в свое время были перевезены из Евразии в Северную Америку или в обратном направлении — из Северной Америки в Евразию. Кроме того, были использованы данные для нескольких видов, завезенных в Австралию. Некоторые из включенных в анализ видов — это сорные растения полей, попавшие в новые места более 300 лет назад. Другие — недавние переселенцы. Авторы исходили из предположения о том, что, будучи перевезенными в новое место, виды занимают ту же климатическую нишу, хотя возможна как экспансия ниши (сдвиг в сторону расширения), так и ее недоиспользование (сужение).

Логика работы состояла в том, чтобы по возможности точно установить границы климатической ниши, занимаемой тем или иным видом на родине и на чужбине, а затем сопоставить их и выявить изменения, если таковые имеются. В чисто техническом отношении задача довольно сложная, потребовавшая применения методов многомерной статистики. Сначала авторы, используя все доступные им базы данных, выясняли (с точностью не менее 50 км) границы старого и нового ареалов распространения. Для оценки климатических параметров вся территория была представлена как решетка с шагом 0,5° (что соответствовало примерно 50 км). Из баз данных по климату взяли 8 характеристик — прежде всего тех, что являются решающими для ограничения произрастания растений (это и потенциальная эвапотранспирация, и средняя годовая температура, и количество градусо-дней выше 5°C, и минимальная температура самого холодного месяца, и др.).

В соответствии с ранее разработанной методикой (Broennimann et al. Evidence of climatic niche shift during biological invasion, 2007) всю совокупность данных по ячейкам решетки обработали методом главных компонент, а в дальнейшем имели дело со значениями первой и второй компоненты, которые объясняли значительную часть разброса данных (дисперсию). Первая главная компонента оказалась коррелированной с температурой, вторая — с количеством выпадающих осадков. Степень перекрывания ниш на старой и новой территории оценивали с помощью специальных индексов. Использованная методика позволяла также оценить степень экспансии вида (расширения границ исходной ниши) или, наоборот, степень незаполненности исходной ниши (ее фактическое сужение в новом месте).


Завоевывая новые регионы, растения остаются в пределах своих старых климатических ниш

Завоевывая новые регионы, растения остаются в пределах своих старых климатических ниш

Изменение ширины экологической ниши вида при сравнении ареалов распространения 50 видов растений на родине и на чужбине. Весь список видов и соответствующие номера на графике приведены под рисунком. Зелёным цветом обозначены виды, происходящие из Евразии, красным — из Северной Америки. Звездочкой отмечены те виды, для которых характерна очень высокая степень перекрывания ниш на родине и в районах, куда они были завезены. Вертикальные отрезки показывают степень изменения ниши для каждого вида. Точка на каждом отрезке соответствует нулевой плоскости (исходной нише) и характеризует или расширение границ, если находится снизу отрезка (Expansion), или сужение, недоиспользование, если находится сверху (Unfilling). Высота отрезка для каждого вида соответствует размаху изменения ниши. По горизонтальным осям отложены разные индексы степени перекрывания старой и новой ниши: «индекс Шёнера D» (Schoener’s D) и «индекс Бойса» (Boyce index). Изображение из обсуждаемой статьи в Science


Основной вывод, к которому приходят авторы, таков: несмотря на значительные вариации в степени перекрывания «старой» и «новой» ниши (от 17 до 64%), примерно половина изученных видов демонстрировала неизменность своих нишевых характеристик при интродукции как из Северной Америки в Евразию, так и обратно. Только 14% видов показали расширение границ ниши на величину более 10%. Единственное исключение — завезенный из Европы в Америку и необычайно распространившийся там василек Centaurea stoebe. Для этого вида отмечено существенное (более чем на 50%) увеличение объема экологической ниши. Данное растение нередко рассматривается как классический пример агрессивного инвазийного вида.


Завоевывая новые регионы, растения остаются в пределах своих старых климатических ниш

Завоевывая новые регионы, растения остаются в пределах своих старых климатических ниш

Василек Centaurea stoebe — пример европейского растения, широко распространившегося в Северной Америке (ставшего инвазийным) и при этом изменившего характеристики своей климатической ниши. Изображение с сайта fr.wikipedia.org


Заключение швейцарских исследователей о том, что подавляющее большинство изученных видов-вселенцев не демонстрирует какого-либо расширения своей экологической ниши (чаще наоборот — в новом месте ниша оказывается более узкой, «недоиспользованной») кажется противоречащим тому буму, который отмечается в средствах массовой информации, да и в научной литературе, вокруг проблем биологических инвазий. Чужеземные виды, вызывающие тревогу своим быстрым распространением, а иногда и стремительным ростом обилия, действительно существуют, но они вовсе не многочисленны и скорее являют собой исключение из правила.

Источник: Blaise Petitpierre, Christoph Kueffer, Olivier Broennimann, Christophe Randin, Curtis Daehler, Antoine Guisan. Climatic niche shifts are rare among terrestrial plant invaders // Science. 2012. V. 335. Pp. 1344–1348.

См. также:
1) Почему некоторые растения на чужбине растут лучше, чем на родине?, «Элементы», 25.05.2009.
2) Европейский сорняк губит американские леса, «Элементы», 27.04.2006.
3) Растения-вселенцы процветают за счет освобождения от паразитов и умелого использования ресурсов, «Элементы», 25.06.2009.

Алексей Гиляров


08 декабрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Флора тропических лесов — против гипотезы нейтральности

На основе исследований разнообразия тропических лесов на разных континентах американские исследователи пришли к выводу, что в долговременной перспективе экосистемы представляют собой не эфемерные

Главной причиной позднечетвертичного вымирания все-таки были люди, а не климат

В конце четвертичного периода по всем континентам прокатилась волна массового вымирания крупных животных. Специалисты уже много десятилетий спорят о том, что было главной причиной этого вымирания —

Потери и обретения в мире амфибий

С разницей в два дня в журналах Science и PLOS ONE вышли статьи, связанные с проблемами видового разнообразия амфибий. Первая посвящена исследованию гриба Batrachochytrium, который паразитирует на

Пение самок — древний признак у воробьиных птиц

Известно, что у воробьиных птиц поют самцы — для того, в частности, чтобы привлечь самок. Поэтому эволюцию пения обычно связывают с действием полового отбора. Но нередко и самки поют наравне с

Шмели Северного полушария меняют свой ареал в ответ на изменение климата

Группа канадских и американских специалистов собрала массовые данные по распространению шмелей за последние сто лет. C севера граница видовых ареалов в целом остается на месте, тогда как южная

Биоразнообразие полезно для здоровья

Ученые с факультета интегративной биологии Южно-Флоридского университета в Тампе (США) обобщили все научные работы, в которых исследовалась зависимость заражения паразитами от факторов среды. Анализ
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
The largest woodpeckers areНе только Cybertruck! Подборка крутых электрических пикаповWe are a product of the self-reproducing Universe - everything in “reality” is self-simulation, which generates itself from pure thoughtЗнакомьтесь: сенокосец-кролик или существо с головой собаки и телом паукаВ водах Австралии найдено самое длинное животное в миреДействительно ли электромобиль — автомобиль будущего?What is the most complex robot on earth?Как снимают карантин в разных странах?