Серебристая акация оказалась полезным инвазивным видом
Модельный эксперимент помог определить механизмы, с помощью которых инвазивные виды растений успешно закрепляются на новых территориях: это ускоренный набор наземной биомассы, ее возврат в почву и микробная минерализация, а также возможность фиксации азота и увеличение микробной биомассы в ризосфере. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Science, благодаря этим особенностям древесные инвазивные азотфиксаторы (в частности — серебристая акация) обладают прекрасным потенциалом для рекультивации территорий и борьбы с климатическими изменениями.
Известно, что инвазии растительных видов трансформируют экосистемы по всей планете, а следовательно, оказывают влияние на углеродный цикл, и поэтому могут оказаться полезными (или, напротив, опасными) в контексте климатических изменений. Так, ученые уже связали их биогеохимическую роль с ускоренным набором биомассы и ее возвратом в почву.
Однако, исследований количественных характеристик этих процессов было очень мало, а такие аспекты, как изменение микробиома в ризосфере, влияние на азотфиксацию и минерализацию органического вещества, биотические взаимодействия с травоядными животными и вовсе были практически обделены вниманием ученых. Между тем важно понять особенности биогеохимических круговоротов, в которые вовлечены инвазивные виды, чтобы понять, как с ними бороться, или же как и где применять их во благо.
Ученые под руководством Лорен Уоллер (Lauren Waller) из Университета Линкольна исследовали потоки вещества и циклы элементов, которые меняются под влиянием инвазивных видов в экосистемах Новой Зеландии. Для этого они провели модельный эксперимент, создав 160 контролируемых экосистем, в которых произрастали в разном соотношении 20 инвазивных и 19 местных видов — среди них были как древесные, так и травянистые, причем среди инвазивных были и азотфиксаторы, редкие для новозеландской флоры.
Каждое сообщество было реализовано как мезокосм (искусственно контролируемая экосистема) в емкости объемом 125 литров. Предварительно растения каждого вида отбирали в естественной среде вместе с окружающей их корни нативной почвой и выращивали в десятилитровых емкостях в течение 9-10 месяцев, чтобы убедиться в сохранности видоспецифичной почвенной биоты, сопровождающей каждое растение. В горшки были добавлены популяции травоядных беспозвоночных, бактерии, грибы, оомицеты и нематоды, чтобы моделировать важные экологические гильдии. Все мезокосмы были запечатаны в металлическую сетку с мелкими ячейками, чтобы удержать выбранных для эксперимента беспозвоночных и не допустить проникновения других.
В каждой модельной системе измерялись следующие параметры: надземная и подземная биомассы растений, биомассы почвенных бактерий, микоризных грибов и травоядных животных, почвенное дыхание, количество органического вещества почвы и скорость минерализации органических остатков. У растений также фиксировали площади листовых пластин, длины корней и скорости роста надземной и подземной биомассы.
Мезокосмы, в которых продуцентами были инвазивные виды, характеризовались более высокими соотношением азота к углероду (p<0,05) и скоростью почвенного дыхания (p<0,001). Листья инвазивных растений имели бо́льшую площадь (p<0,001), и в целом такие растения вырастали в 2,5 раза быстрее местных (p<0,0001), достигая бо́льшей биомассы (р <0,006). За этим следовало увеличение микробной биомассы (р <0,006) и биомассы травоядных (р<0,001), а также рост скорости минерализации органических остатков. Впрочем, с развитием видоспецифичной микробиоты скорость разложения падала, и углерод начинал накапливаться в почве.
Все это свидетельствует об интенсификации круговорота углерода и построении эффективных межбиотических связей. Во многих случаях это может нанести вред экосистеме — успешное растение устранит конкурентов, снизит биологическое разнообразие и сделает экосистему более примитивной и менее устойчивой к различного рода нарушениям. Однако, иногда столько высокую продуктивность можно использовать во благо, и особенно это касается растений, которые вступают в симбиоз с азотфиксирующими почвенными бактериями — ведь в Новой Зеландии, например, совсем немного нативных видов, способных к азотфиксации, а этот процесс усиливает поглощение углерода с ростом биомассы.
Авторы исследования пришли к выводу, что акация серебристая (Acacia dealbata) — очень полезный для Новой Зеландии инвазивный вид. Будучи древесным азотфиксатором, это растение сможет активно поглощать углекислый газ из воздуха и проявит себя как важный элемент зеленых насаждений, смягчающих воздействие антропогенного изменения климата.
Далеко не из всех инвазивных видов можно извлечь пользу — многие из них становятся вредителями или вызывают у людей аллергию, и бороться с их нашествием на новые территории очень трудно. Больше об этом можно узнать из теста «Иммигранты или интервенты».
Марина Попова
Также ученые опасаются утраты общественного интереса к охране волков
Численность волков в США растет благодаря охране, но впереди их ждут новые трудности. В статье для журнала BioScience зоологи отмечают, что по мере того как эти хищники восстанавливают ареал, они все чаще будут селиться рядом с людьми. Здесь они рискуют заразиться собачьими болезнями или оказаться втянутыми в конфликт с фермерами из-за нападений на скот. При этом ученые пока не могут точно спрогнозировать распространение волков, интерес общественности к их охране не гарантирован, а решения о регуляции численности этих хищников все чаще принимаются без опоры на научные данные. Обыкновенных волков (Canis lupus) в США почти полностью истребили к середине прошлого века. Около пятидесяти лет назад во всех американских штатах не считая Аляски оставалось примерно 750 представителей этого вида, которые жили на севере Миннесоты и на острове Айл-Ройал в Мичигане. Однако за последние десятилетия отношение американцев к волкам изменилось. Теперь этих хищников считают необходимой частью экосистем, охраняют и помогают им вернуться в места, где они когда-то обитали и откуда исчезли по вине человека. В результате численность волков в континентальных штатах значительно выросла и несколько лет назад превысила 6000 особей. Впрочем, увеличение популяций волков в США сулит им новые трудности. Например, по прогнозам специалистов, по мере восстановления ареала эти хищники начнут селиться на землях, занятых людьми, что чревато конфликтами между двумя видами. В результате будут все чаще раздаваться призывы сократить численность волков или полностью истребить их. Нечто подобное сейчас происходит в Германии, где после нападений волков на скот избиратели активнее голосуют за правую партию «Альтернатива для Германии», в программу которой входит отстрел этих хищников. Зоолог Дэвид Осбанд (David E Ausband) из Университета Айдахо и его коллега Дэвид Мек (L David Mech) из Университета Миннесоты рассмотрели основные сложности, с которыми волки и их защитники могут столкнуться в США в ближайшие годы. Их разделили на научные и общественные. В первую категорию исследователи включили три проблемы. Первая из них — недостаточная точность моделей, предсказывающих расширение ареала волков. Дело в том, что порой эти хищники избегают мест, которые, по оценкам зоологов, должны хорошо им подходить. Кроме того, остается неясным, как на их расселении скажутся природные и созданные людьми барьеры. Таким образом, пока невозможно точно предсказать, как ареал волков изменится в краткосрочной перспективе, что ограничивает разработку мер по их охране. Второй проблемой Осбанд и Мек называют гибридизацию волков с домашними собаками (Canis familiis). Она будет особенно часто происходить в тех местах, где эти хищники поселятся рядом с людьми. При этом наибольшую угрозу приток собачьих генов несет для небольших и генетически бедных популяций волков. Кроме того, от собак волки могут заразиться опасными инфекциями, способными сократить их численность и снизить генетическое разнообразие. Наконец, третья проблема — это нападения волков на скот. Чтобы фермеры согласились сосуществовать с этими хищниками, нужно разработать меры, которые позволят снизить частоту таких атак. Необходимо также задуматься о компенсациях владельцам скота, погибшего по вине волков. Полезным инструментом для защитников волков могла бы стать карта районов, где нападения хищников на домашних животных наиболее вероятны. Основных общественных проблем, связанных с восстановлением численности волков, тоже три. Первая из них — это поиск сбалансированного подхода к управлению их популяциями. Власти некоторых штатов время от времени открывают охоту на волков, чтобы удовлетворить людей, обеспокоенных влиянием этих хищников на скот и диких копытных. По словам Осбанда и Мека, отдельная волчья популяция способна выдержать отстрел или отлов примерно трети особей в год, если она одновременно не сталкивается с нехваткой добычи или вспышками болезней. При этом к регулированию небольших и изолированных популяций следует подходить с большей осторожностью. Впрочем, авторы признают, что дискуссии об отстреле волков в значительной степени основаны на идеологических установках. Многих противников этих хищников умеренные квоты на их отстрел не удовлетворят. Сегодня общественность во многих штатах стоит на стороне волков. Например, жители Колорадо три года назад проголосовали за их реинтродукцию в западную часть штата. Однако Осбанд и Мек предупреждают, что по мере роста численности волков интерес к их охране и терпимость к ним могут снизиться. Более того, не исключено, что быстрое увеличение некоторых популяций этих хищников даже настроит общественность против них. Это вторая из общественных проблем, выделенных авторами. Третья же связана с тем, что в последние годы ученые теряют решающий голос в вопросе управления популяциями волков в США. Например, в Висконсине несколько лет назад открыть охоту на этих хищников потребовал суд, а в Айдахо и Монтане соответствующие решения приняли местные законодательные органы. В таких условиях обеспечить долгосрочное благополучие вида непросто, поэтому Осбанд и Мек рекомендуют наладить диалог между сторонниками и противниками волков и не допускать ситуаций, в которых решения о судьбе этих хищников принимаются без учета научных данных законодательными и судебным путем или в результате голосования. Ранее мы рассказывали о том, как один нидерландский волк начал регулярно выходить к посетителям национального парка Де-Хоге-Велюве. Чтобы научить хищника держаться от людей подальше, власти разрешили сотрудникам правоохранительных органов стрелять по нему шариками для пейнтбола, которые напугают его, но не причинят вреда.