17.07.2012

Завоевывая новые регионы, растения остаются в пределах своих старых климатических ниш

Анализ экологических ниш 50 видов растений, часть которых в свое время проникла из Северной Америки в Евразию, а часть — из Евразии в Северную Америку, показал, что эти переселения не сопровождались изменениями их ниш (отношением к абиотическим факторам). Данный результат выглядит несколько неожиданным на фоне информационного бума по поводу угрозы биологических инвазий, пишет Science.

Проблема видов-вселенцев, или, как их иначе называют, «инвазивных видов», в последнее время приобретает всё большую актуальность. Оказавшись в новых районах, чужеземные растения порой начинают расти гораздо быстрее, чем у себя на родине, вторгаются в старые сложившиеся сообщества и теснят местные виды. Проблема биологических инвазий рассматривается как одна из угроз биоразнообразию. Причины успеха, достигаемого инвазивными видами в новых районах обитания, до конца не ясны, но, по-видимому, решающее значение имеет высвобождение растений из-под пресса специфических паразитов — патогенных грибов, бактерий и вирусов.

Нередко возникает, однако, вопрос: в какой степени у видов-вселенцев проявляется их «нишевый консерватизм»? Сохраняется ли в новых местах та реакция видов на абиотические факторы, которая эволюционно сформировалась у них на родине? Или, иначе, — остаются ли они в пределах своих старых «климатических ниш» или выходят за их пределы? Данный вопрос нередко задается не только в связи с инвазиями, но и с глобальными изменениями климата, с необходимостью прогнозировать возможные изменения ареалов распространения тех или иных организмов. Удивительно, что, несмотря на кажущееся обилие сведений о распространении в Евразии растений, завезенных из Северной Америки (и наоборот — из Евразии в Америку), обобщающих работ о сохранении (или изменении) их климатических ниш практически нет.

Отчасти этот пробел восполняет исследование, выполненное недавно Блэзом Птипьером (Blaise Petitpierre) из Отдела экологии и эволюции Биолого-медицинского факультета Университета Лозанны (Лозанна, Швейцария) совместно с коллегами из этого и других университетов Швейцарии, а также Гавайского университета в Маноа (Гонолулу, США). Исходный материал — данные по распространению 50 видов покрытосеменных растений, которые в свое время были перевезены из Евразии в Северную Америку или в обратном направлении — из Северной Америки в Евразию. Кроме того, были использованы данные для нескольких видов, завезенных в Австралию. Некоторые из включенных в анализ видов — это сорные растения полей, попавшие в новые места более 300 лет назад. Другие — недавние переселенцы. Авторы исходили из предположения о том, что, будучи перевезенными в новое место, виды занимают ту же климатическую нишу, хотя возможна как экспансия ниши (сдвиг в сторону расширения), так и ее недоиспользование (сужение).

Логика работы состояла в том, чтобы по возможности точно установить границы климатической ниши, занимаемой тем или иным видом на родине и на чужбине, а затем сопоставить их и выявить изменения, если таковые имеются. В чисто техническом отношении задача довольно сложная, потребовавшая применения методов многомерной статистики. Сначала авторы, используя все доступные им базы данных, выясняли (с точностью не менее 50 км) границы старого и нового ареалов распространения. Для оценки климатических параметров вся территория была представлена как решетка с шагом 0,5° (что соответствовало примерно 50 км). Из баз данных по климату взяли 8 характеристик — прежде всего тех, что являются решающими для ограничения произрастания растений (это и потенциальная эвапотранспирация, и средняя годовая температура, и количество градусо-дней выше 5°C, и минимальная температура самого холодного месяца, и др.).

В соответствии с ранее разработанной методикой (Broennimann et al. Evidence of climatic niche shift during biological invasion, 2007) всю совокупность данных по ячейкам решетки обработали методом главных компонент, а в дальнейшем имели дело со значениями первой и второй компоненты, которые объясняли значительную часть разброса данных (дисперсию). Первая главная компонента оказалась коррелированной с температурой, вторая — с количеством выпадающих осадков. Степень перекрывания ниш на старой и новой территории оценивали с помощью специальных индексов. Использованная методика позволяла также оценить степень экспансии вида (расширения границ исходной ниши) или, наоборот, степень незаполненности исходной ниши (ее фактическое сужение в новом месте).

Основной вывод, к которому приходят авторы, таков: несмотря на значительные вариации в степени перекрывания «старой» и «новой» ниши (от 17 до 64%), примерно половина изученных видов демонстрировала неизменность своих нишевых характеристик при интродукции как из Северной Америки в Евразию, так и обратно. Только 14% видов показали расширение границ ниши на величину более 10%. Единственное исключение — завезенный из Европы в Америку и необычайно распространившийся там василек Centaurea stoebe. Для этого вида отмечено существенное (более чем на 50%) увеличение объема экологической ниши. Данное растение нередко рассматривается как классический пример агрессивного инвазивного вида.

Заключение швейцарских исследователей о том, что подавляющее большинство изученных видов-вселенцев не демонстрирует какого-либо расширения своей экологической ниши (чаще наоборот — в новом месте ниша оказывается более узкой, «недоиспользованной») кажется противоречащим тому буму, который отмечается в средствах массовой информации, да и в научной литературе, вокруг проблем биологических инвазий. Чужеземные виды, вызывающие тревогу своим быстрым распространением, а иногда и стремительным ростом обилия, действительно существуют, но они вовсе не многочисленны и скорее являют собой исключение из правила.

Алексей Гиляров

Источники:

1. elementy.ru