Новое исследование под руководством учёных из Университета Миннесоты показывает, что удобрение лугов – намеренное или ненамеренное, как побочный эффект глобального сельского хозяйства и промышленности – оказывает дестабилизирующее воздействие на глобальные луговые экосистемы.
Задействовав сеть исследовательских участков на природных пастбищах по всему миру под названием «Nutrient Network», данное исследование представляет собой первый эксперимент такого масштаба, проведенный с использованием естественных участков.
Результаты исследования, проведённого группой учёных под руководством Яна Хотира, члена ассоциации Марии Кюри, научного сотрудника Факультета экологии, эволюции и поведения в Университете Миннесоты и Института эволюционной биологии и экологии в Университете Цюриха, были опубликованы 16 февраля в журнале «Nature».
Исследователи обнаружили, что разнообразные растения в природных экосистемах с течением времени создают более стабильные экосистемы благодаря менее синхронизированному росту растений.
Подобное явление иногда ещё называют эффектом портфеля, – объясняет профессор Университета Миннесоты, Эрик Силблум.
Если у вас есть деньги в двух капиталовложениях, и они оба представлены акциями, то они будут следовать друг за другом, но если одно капиталовложение – это акции, а второе – облигации, то они будут по-разному реагировать на экономические изменения в целом и, скорее всего, будут уравновешивать друг друга.
Исследователи собрали растения с каждого из участков, затем отсортировали, высушили и взвесили их для того, чтобы отследить количество видов растений и общую сумму растений, или «биомассу», выросшую за определённое время.
Учёные использовали полученную информацию для того, чтобы определить количественные показатели видового разнообразия и стабильности экосистем.
По словам Яна Хотира, их действительно поразила возможность увидеть связь между разнообразием и стабильностью, а также сходство с данными, собранными на искусственных лугах в качестве научно-исследовательского проекта под названием «BioDepth».
Такое совпадение указывает на то, что результаты, полученные на естественных пастбищах «Nutrient Network», можно было предсказать по результатам с искусственных лугов.
Результаты нашего исследования подчеркивают, что мы должны рассматривать не только то, насколько продуктивны экосистемы, но и то, насколько они стабильнее в долгосрочной перспективе, и как биоразнообразие связано с различными аспектами функционирования экосистем, – отмечает Энди Гектор.
Исследователи также обнаружили, что биоразнообразие пастбищ и их стабильность уменьшается при применении удобрений. Как правило, удобрения намеренно используются на пастбищах с целью увеличения кормовой базы для скота.
Кроме того, внесение удобрений происходит и непреднамеренно во многих местах по всему миру, поскольку азот, самое элементарное удобрение, попадает в атмосферу из сельского хозяйства, промышленности и в результате сжигания ископаемого топлива.
Дождь переносит азот из атмосферы на луга, и следом происходят изменения роста и разнообразия видов растений. В ходе данного исследования учёные поместили точно отмеренное количество удобрений на исследовательские участки и измерили последовавшие изменения.
Нам удалось обнаружить, что стабилизирующий эффект [видового разнообразия] теряется, и мы получаем менее устойчивые экосистемы, когда в систему поступает больше питательных веществ, – рассказывает Элизабет Борер. Обнаруженная исследователями закономерность связана с более синхронизированным ростом растений, устраняющим «эффект портфеля».
Данное исследование стало возможным благодаря созданию группы «Nutrient Network», также известной как NutNet.
Борер и Сиблум возглавили небольшую группу ученых, которая и создала NutNet для стандартизации способов проведения экологических исследований.
NutNet является «низовой кампанией», которая поддерживается учеными, вкладывающими в неё свое время и ресурсы. В настоящее время в эксперименте NutNet участвут 75 участков по всему миру, которыми руководят более 100 ученых.
Это большой проект, и я счастлив быть частью этого, – признаётся Хотир. – Сотрудничество с данным проектом – просто фантастика.
Для данного исследования ученые NutNet собирали данные в течение трех лет, измеряя рост растений на 41 участке, расположенных на пяти континентах. Поэтому исследователи уверены, что полученные ими результаты обладают глобальным значением.
Мы можем организовать полученные данные и сказать – сравнение – вот что происходит, и именно это позволяет нам говорить об общем эффекте.
Мы уверены в наших результатах, потому что мы измеряли их одинаковым образом во всех этих местах, – говорит Эрик Линд.
В дальнейшем группа учёных планирует продолжить эксперименты, по крайней мере, в течение ближайших десяти лет, чтобы собрать информацию о долгосрочных тенденциях видового разнообразия растений и устойчивости экосистем, их вымирания, вторжения видов, и многие другие важные изменения, касающиеся пастбищ по всему миру.
