Избыток солнца угрожает разнообразию трав на планете

Солнечный свет – основа жизни на Земле и ключевой элемент фотосинтеза. Однако новое исследование показывает, что его избыток может быть губителен. Группа ученых обнаружила, что именно интенсивное солнечное излучение, а не температура или осадки, является главным фактором, сдерживающим биоразнообразие и биомассу растений в луговых экосистемах по всему миру.

К лугам относятся самые разные природные зоны – от североамериканских степей и саванн Серенгети до тундры Шпицбергена и альпийских пастбищ. Их общая черта – отсутствие деревьев и преобладание травянистых растений. Вопрос о том, что контролирует видовое богатство этих экосистем, десятилетиями оставался открытым для науки. Результаты нового исследования, опубликованные в журнале PNAS международной командой под руководством Мари Спон из Шведского университета сельскохозяйственных наук, предлагают неожиданный ответ.

Ранее ученые предполагали, что ключевую роль играют свойства почвы и климатические факторы. «Предыдущие данные удивили меня, – отмечает Мари Спон. – И именно тогда я начала размышлять о значении солнечного света для разнообразия растений на лугах и решила начать новый проект для изучения этой взаимосвязи». В рамках масштабной работы ученые на шести континентах собрали стандартизированные данные о видовом богатстве и биомассе на 5590 участках, сопоставив их со спутниковыми данными о солнечном излучении за 22 года.

Анализ показал четкую обратную зависимость: чем больше интенсивного солнечного света, тем ниже видовое разнообразие. Речь идет не обо всем солнечном спектре, а именно о фотосинтетически активном излучении – том свете, который растения используют для выработки энергии. Оказалось, что растения могут получить больше этого излучения, чем их фотосинтетический аппарат способен обработать. Это вызывает стресс и снижает эффективность фотосинтеза. Ни УФ-излучение, ни температура, ни азотные отложения не показали такой сильной связи с сокращением разнообразия видов.

Особенно ярко этот эффект проявляется в горах. На больших высотах, где воздух разрежен, содержится меньше газов и аэрозолей, рассеивающих свет. В результате солнечное излучение становится более концентрированным и жестким. Исследование показало, что на высоте более 430 метров над уровнем моря интенсивный свет негативно влияет не только на разнообразие, но и на общую надземную биомассу растений.

Эти выводы имеют серьезные последствия в контексте глобального потепления. Они предполагают, что избыток солнечного света может помешать многим видам растений мигрировать в более высокие и прохладные зоны, спасаясь от повышения температур. «Это подтверждает опасение, что такие виды в настоящее время, по сути, «катаются на лифте к вымиранию», – заключает Мари Спон. Причем, в отличие от прежних оценок, главным ограничителем для миграции вверх по склонам является не ультрафиолет, а именно видимый свет.

Реакция на избыток солнца варьируется у разных групп растений. Например, разнообразие злаков страдало только на больших высотах, в то время как для бобовых растений значимой корреляции с интенсивностью солнечного света обнаружено не было. Это подчеркивает сложность экосистемных процессов и необходимость дальнейшего изучения реакции отдельных видов на меняющиеся условия окружающей среды.