Исследование было опубликовано сегодня в журнале PNAS под руководством Калифорнийского университета в Дэвисе. Его результаты также показывают тенденции, связанные с секвестрацией углерода и углеродным обменом, поскольку Арктика становится и зеленее, и коричневее.
РАСШИРЕНИЕ И ИСКЛЮЧЕНИЕ
Подобно транспортным потокам, идущим по одним и тем же дорогам в одно и то же время, не врезаясь друг в друга, карликовая береза и серая ива доминируют в арктическом ландшафте, покрывая и перекрывая одну и ту же обширную территорию, но исключающие друг друга в почти неразличимых микро-средах обитания.
Исследование предполагает, что взаимодействие климата и видов работает вместе, чтобы способствовать развитию кустарников в больших масштабах, а также способствовать их исключению в небольших масштабах. В этом случае травоядность карибу и овцебыка склоняет чашу весов в пользу того или иного вида в небольших масштабах, но способствует их совместному появлению в крупных масштабах.
Этот вопрос о разнообразии видов и совместной встречаемости в сравнении с исключением уходит корнями в основополагающую статью 1958 года Роберта Х. MacArthur, который преподается в общественных классах экологии по всему миру. В этом исследовании пять видов камышевок на северо-востоке Соединенных Штатов наблюдались, избегая друг друга, живя на разных частях одного и того же дерева – например, некоторые предпочитали верхние или средние ветви, другие – землю или ствол.
«Это одно из наиболее легко наблюдаемых явлений в природе», – сказал ведущий автор Эрик Пост, директор Полярного форума Калифорнийского университета в Дэвисе и профессор кафедры дикой природы, рыб и биологии охраны природы. «Однако то, что влияет на совместную вариацию видов на обоих уровнях, – это то, о чем экологи спорят на протяжении десятилетий. Наше исследование показывает, что одни и те же факторы могут действовать как в больших, так и в малых масштабах с противоположными эффектами в отношении совместной встречаемости и исключения.
Это увлекательно."
ПРИНЯТИЕ ТЕПЛА, ИСКЛЮЧАЯ КАРИБУ И МУСКОКСЕН
Для исследования авторы провели 15-летний эксперимент на полигоне Поста в Гренландии. Там они зафиксировали, как численность и состав арктических кустарников изменились в ответ на экспериментальные обработки потеплением и на обработку, отгораживающую большие участки тундры, чтобы исключить травоядных, таких как карибу и овцебык.
Эксперимент подтвердил то, что было предложено в недавней теоретической работе: физические условия, такие как климат, в сочетании с взаимодействиями видов формируют противоположные модели вариаций арктических кустарников в больших и местных масштабах.
КЛИМАТ И УГЛЕРОДНЫЙ ОБМЕН
Арктика становится теплее и во многих местах суше.
Исследование показало, что в этих условиях ива предпочтительнее карликовой березы, хотя на исследуемом участке береза более распространена. В то время как отсутствие крупных травоядных животных способствует почти полному исключению ивы за счет березы, потепление в этих условиях немного сдвигает маятник в пользу ивы.
Незавершенные работы на участке также указывают на изменения в численности карибу и овцебык, что позволяет предположить, что овцебык может балансировать между ивами и березой при потеплении.
То, как ива и береза отреагируют на такие изменения, повлияет на количество хранимого углерода.
Чем больше кустарников в Арктике, тем больше углерода поглощается из атмосферы. Разнообразие видов в тундре обеспечивает более эффективную углеродную губку, чем один из доминирующих видов кустарников.
«Древесные кустарники распространяются во многих, но не во всех регионах безлесной арктической тундры в так называемом« арктическом озеленении », – сказал Пост. "Мы наблюдаем трансформацию чувствительного биома прямо у нас под ногами."
Эта работа предполагает, что крупные травоядные животные могут сложным образом взаимодействовать с разрастанием кустарников, вызванным потеплением, потенциально формируя углеродный ландшафт.
Соавторами исследования являются Шон Кахун из Лесной службы Министерства сельского хозяйства США на Аляске, Джеффри Керби из Орхусского университета в Дании, Кристиан Педерсен из Норвежского института биоэкономических исследований и Патрик Салливан из Университета Аляски в Анкоридже.
Исследование финансировалось Национальным географическим обществом, НАСА и США.S.
Национальный научный фонд.