На примере каланов в эстуарии Элкхорн Слау ученые смогли подтвердить гипотезу о том, что верховные хищники способны запустить трофический каскад и изменить геоморфологический облик целого ландшафта. Каланы регулировали численность роющих крабов, что снизило скорость береговой эрозии в четыре раза, причем связь была подтверждена не только наблюдениями, но также экспериментами и моделированием. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Во всем мире наблюдается сокращение численности популяций хищников, стоящих на вершинах пищевых цепей. Их восстановление может вызывать каскадные эффекты в экосистемах: например, благодаря регуляции численности травоядных животных происходит изменение растительного покрова, а за ним и геоморфологических характеристик целых ландшафтов, как это произошло в Йеллоустоуне, на территорию которого вернули серых волков.
Однако разобраться в истинном влиянии хищников в каждом конкретном случае не так просто. Корреляцию их численности с геоморфологическими изменениями нужно отделять от других факторов, и нередко ее не удается подтвердить экспериментальными данными. Кроме того, на фоне изменения климата хищники могут заселять нетипичные для них местообитания, в которых эффект будет непредсказуем.
Ученые под руководством Брента Хьюза (Brent Hughes) из Сономского государственного университета исследовали, как восстановление популяции каланов повлияло на эрозию берегов в эстуарии Элкхорн Слау на севере Калифорнии. Этот эстуарий представляет собой приливную топь, в которой сформировались засоленные болота. Экологи выдвинули гипотезу о том, что подселение каланов привело к трофическому каскадному эффекту, который укрепил болотистые берега. Для ее проверки авторы прибегли к наблюдениям, анализу многолетних тенденций, полевым и лабораторным экспериментам, а также моделированию.
Эрозия береговых обрывов снижалась на протяжении последних 40 лет по мере роста численности каланов, хотя физические факторы окружающей среды (повышение уровня моря и приливных потоков) этому препятствовали. На участках, огороженных от проникновения каланов, росла численность роющих крабов Pachygrapsus crassipes и одновременно снижалась подземная и надземная фитомасса болотной растительности.
Эксперименты в лаборатории подтвердили, что при высокой плотности популяции крабы повреждают корни растений в поисках пищи в грунте. При этом математическое моделирование показало, что обитание 100 каланов в эстуарии ассоциируется со снижением скорости эрозии практически вчетверо — с 38 до 10 сантиметров в год. Гипотеза экологов о трофическом каскаде, который запускают верховные хищники, и его роли в стабилизации берегов, всесторонне подтвердилась.
Уже не первый раз каланы играют ведущую роль в устойчивом управлении природными ресурсами. Недавно рост их численности способствовал восстановлению кельповых (водорослевых) лесов у побережья центральной Калифорнии. Они регулировали численность морских ежей и морских звезд, а также удобряли воду своими фекалиями.