Резкие потепления и похолодания подорвали устойчивость экосистем во всем мире

При быстрых изменениях температуры за год в экосистемах океана может замениться до 3,2 процента биологических видов, в реках и озерах — до 5,2 процента, а на земле — до 5,1 процента. Текучесть видов в сообществах оказалась быстрее, чем считалось ранее, причем в холодных регионах на нее сильнее влияет резкое похолодание, а в жарких — потепление. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Сохранность экосистемы зависит от ее устойчивости к изменению факторов окружающей среды, а ее устойчивость заключается в способности эффективно поддерживать биологический круговорот. Чтобы этот круговорот не разрывался, важно поддерживать высокое биоразнообразие. Большое число биологических видов означает большое количество разных генов (таксономическое разнообразие) и экологических групп или гильдий (функциональное разнообразие). Обе эти характеристики важны для адаптации, особенно во время кризисов.

Впрочем, представления о биоразнообразии и связанной с ним устойчивости экосистем продолжают расширяться. Нередко возникают ситуации, в которых число видов в экосистеме остается стабильным, но при этом они быстро заменяют друг друга или резко изменяют численность. Это называется текучестью видов (temporal turnover), и по аналогии с текучестью кадров в компании, может свидетельствовать о подрыве устойчивости системы.

Ученые под руководством Малина Пинского (Malin Pinsky) из Ратгерского университета исследовали связь между текучестью видов в экологических сообществах и изменением климата. Для этого они изучили более 40 тысяч временных рядов из базы данных BioTIME, описывающих видовой состав наземных, пресноводных и океанических экосистем. Средняя продолжительность наблюдений составляла восемь лет. Такие ряды охватывали виды растений, птиц, млекопитающих, рыб, земноводных, пресмыкающихся и беспозвоночных, фиксировали видовой состав сообщества и температуру окружающей среды.

Оказалось, что скорость изменения видового состава, то есть текучесть видов, была выше в условиях быстрых колебаний температур — как потепления, так и похолодания. При резком изменении температур за год в океанических экосистемах заменялось до 3,2 процента видов, в пресноводных — до 5,2 процента, в наземных — до 5,1 процента. В холодных регионах виды оказались более чувствительны к волнам холода, в теплых — к волнам жары. Дополнительно текучесть усиливали антропогенные факторы, например, изменения в землепользовании и гомогенизация ландшафтов. Препятствовать ей, напротив, могло микроклиматическое разнообразие, которое обеспечивало уязвимым особям убежище. Авторы отметили, что текучесть видов оказалась более быстрой, чем считалось ранее, и с учетом того, что скорость потепления климата может утроиться к концу века, мировые экосистемы ожидают еще более сильные изменения и подрыв устойчивости.

Видовой состав пресноводных экосистем показал наиболее быстрые изменения, и это не первое свидетельство заметного влияния человека на состояние водоемов. Недавно выяснилось, что реки — мощный источник эмиссии парниковых газов, который ежегодно выбрасывает в атмосферу 80 миллионов тонн CO₂-эквивалента. Основной вклад в это вносит метан из небольших рек в густонаселенных азиатских городах.