Тропические леса отличаются исключительным биоразнообразием. Ученые нашли ключ к загадке этого богатства – деревья у экватора оказались более «дружелюбными», чем растительность умеренных широт. Пока более северные виды тратят ресурсы на конкуренцию, тропические деревья создают друг для друга комфортную среду, позволяя множеству видов мирно сосуществовать в одной экосистеме
Видовое богатство растительности, как известно, снижается от тропиков к умеренным климатическим зонам. Однако причины этого явления понятны не до конца. Причин этому может быть много: климатическая стабильность, длительная эволюция, а также взаимодействия с другими членами сообщества. Важную роль отводят и локальным взаимодействиям между растениями – конкуренции либо «взаимопомощи».
Чтобы оценить влияние таких отношений, международная группа ученых изучили около 3 млн деревьев более 5 тыс. видов на 17 лесных участках в Америке, Азии, Африке и Океании (от 5° ю.ш. до 47° с.ш.). Единая методика исследований позволила количественно сравнить широтные тенденции характера взаимодействий между соседними растениями, учитывая биотические и экологические факторы.
Исследователи использовали метод анализа точечных процессов и расчет индекса ISAR, отражающего видовое богатство в окрестностях. Влияние вида считалось благотворным, если средняя локальная численность деревьев или видовое богатство вокруг его особей были больше ожидаемых.
Исследование показало, что на большинстве исследованных участков преобладали отрицательные взаимодействия, при этом вблизи экватора показатели «взаимопомощи» и «борьбы» были примерно равны. В тропических лесах чаще встречаются позитивные взаимодействия, тогда как в более высоких широтах ситуация доля видов, окруженных большим числом соседей, снижается, а испытывающих угнетение со стороны соседей возрастает.
Взаимовыгодные взаимодействия в принципе важны для формирования богатого видами сообщества. Примером могут служить азотфиксирующие бобовые растения, которые с помощью бактерий-симбионтов поглощают азот из воздуха, преобразуя его в форму, доступную для использования их соседями. Еще один пример – симбиоз с микоризными грибами, который помогает разным видам растений усваивать дефицитные питательные вещества и улучшать питание своего окружения. От тропиков к более высоким широтам эффективность этих механизмов снижается, что во многом объясняет широтный градиент биоразнообразия.
В тропических лесах срабатывает и «эффект няни»: гигантские деревья создают микроклиматический буфер, защищая молодые растения от жары и засухи. Ближе к северу структура леса упрощается, а не слишком благоприятный климат заставляет растения не помогать друг другу, а конкурировать за ресурсы. Тем не менее взаимопомощь нельзя назвать редким исключением – это такое же распространенное экологическое явление, как и конкуренция.
Когда ученые исключили из анализа эффекты бобовых, микоризных симбионтов и крупных деревьев-«нянек», то широтный градиент стал менее выраженным. Это доказывает, что биоразнообразие экваториальных лесов напрямую зависит от специфических механизмов поддержки, роль которых падает при движении к полюсам.
Наличие положительной связи между средней годовой температурой и долей «дружелюбных» видов позволило сделать вывод, что именно климат определяет баланс между взаимопомощью и борьбой. Многоярусность и обилие симбионтов в тропиках создают благоприятные условия для взаимопомощи, тогда как в высоких широтах низкие температуры и короткий вегетационный период заставляют растения тратить много ресурсов на выживание, включая защиту от заморозков и создание запасов питательных веществ. Этот «холодовой стресс» подавляет процессы взаимопомощи, обостряя конкуренцию за скудные ресурсы и, фактически, «выключает» механизмы поддержания высокого биоразнообразия.
Любопытно, что похожие закономерности могут касаться не только растений. Есть исследования, где была показана связь личностных черт человека и климата. Так, среди жителей Китая и США люди, выросшие в регионах с благоприятной температурой (около 22 °C), по сравнению с жителями более суровых климатических зон имели более высокие показатели таких характеристик, как доброжелательность, добросовестность, эмоциональная стабильность, экстраверсия и открытость опыту.
Эти данные наводят на мысль о том, что климатический комфорт – не просто вопрос удобства. Температура может выступать фундаментальным «архитектором» взаимодействий с окружением, определяя, будет ли лес или человеческое общество территорией жесткой конкуренции, либо же пространством взаимовыручки.
Фото: https://www.rawpixel.com
Публикации по теме:
Климат во времени и пространстве
По ступеням эволюции. Эволюция Земли, ландшафтной оболочки, климата и биосферы