Как глобальное потепление влияет на прорастание семян?

Глобальное потепление оказывает значительное влияние на экосистемы, и ученые активно изучают, как именно эти изменения скажутся на природе. Растения и животные уже демонстрируют очевидные признаки адаптации, например, более раннее цветение весной. Однако, как отмечают исследователи, многие тонкости этого процесса еще предстоит раскрыть. Фенология, то есть время наступления природных явлений, меняется у разных видов и в разных экосистемах по мере повышения температуры, что может иметь серьезные последствия.

Например, время прорастания семян и появления всходов весной влияет не только на отдельные виды, но и на целые сообщества. Некоторые виды могут реагировать на более теплые весенние температуры, прорастая раньше, в то время как другие могут оказаться менее гибкими. Новое исследование, проведенное в Holden Forests & Gardens, показывает, что такие сдвиги во времени прорастания могут дать более отзывчивым растениям преимущество, в конечном итоге изменяя растительные сообщества и экосистемы, которые от них зависят.

Исследование, опубликованное в журнале Ecology, посвящено тому, как изменения в сроках прорастания, вызванные потеплением, влияют на порядок, в котором растения укореняются, и как это, в свою очередь, влияет на их рост. Этот сдвиг в «порядке сборки» может оказать долгосрочное влияние на состав растительного сообщества, что имеет важные последствия для функционирования экосистемы. Эмма Доусон-Гласс, специалист по исследованиям в лаборатории Stuble в Холдене, а ныне докторант Мичиганского университета, руководила этой работой.

Команда проверила, как различные порядки сборки влияют на растительные сообщества в контролируемой среде, моделируя «окружающие» (текущие) и «потепленные» (+3°C) условия для 15 видов, распространенных в старополевых экосистемах региона. Они использовали камеру роста, чтобы определить, какие виды прорастут раньше, и насколько раньше, в условиях потепления. Затем они воспроизвели свой новый «порядок прибытия», последовательно высаживая рассаду в горшки в теплице. Ученые обнаружили, что виды, более склонные к ускорению прорастания при потеплении, как правило, доминируют, существенно меняя баланс между видами.

Эти закономерности различались для разных видов. Например, некоторые виды, такие как щавель курчавый (Rumex crispus), золотарник морщинистолистный (Solidago rugosa) и вербейник высокий (Vernonia gigantea), производили значительно больше биомассы (росли больше) после того, как они установились в своем измененном порядке сборки при потеплении. И наоборот, другие виды, в том числе зверобой пятнистый (Hypericum punctatum), лютик щетинистый (Ranunculus pensylvanicus) и золотарник канадский (Solidago canadensis), лучше себя чувствовали в неизмененном (не потепленном) порядке сборки. В то же время, ряд видов вообще не показал существенной разницы в производстве биомассы, что подчеркивает, что реакция на потепление может сильно различаться у разных видов.

Доусон-Гласс объясняет, что эта работа показывает, что потепление может изменить порядок появления видов, в конечном итоге изменяя состав сообщества. Stuble добавляет, что результаты дают новый взгляд на то, как изменение климата уже формирует экосистемы способами, которые ученые только начинают понимать. Полученные данные также подчеркивают необходимость для экологов и землеустроителей учитывать время прорастания при прогнозировании того, как растительные сообщества могут адаптироваться или измениться в будущем.

Это исследование является частью постоянных усилий Holden Forests & Gardens по углублению экологического понимания того, как изменение климата влияет на местные экосистемы. Особое значение исследование имеет для разработки стратегий управления и восстановления растительных сообществ в условиях меняющегося климата.