2014-05-08

Глобальне потепління діє на екосистеми вибірково

5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 5.00 (1 голос)

Ботаніки з Швейцарії показали, що реакція флори помірних широт на потепління буде залежати від типу і стану рослинних угруповань. Рослини піонерних і порушених екосистем будуть швидко відповідати на потепління, зріла екосистема широколистяних лісів більш інерційна. Ця відмінність пов'язана з переважанням альтернативних механізмів регуляції сезонних циклів у рослин піонерних і зрілих екосистем.

Одного разу у квітковому горщику стала рости кропива. Це була звичайна пекуча кропива, яку не люблять, здається, всі жителі нашої планети. Зрозуміло, що рослина, якій спочатку належало рости в нещасливому горщику, швидко зачахла, і замість неї розрісся розкішний кущ кропиви. Всім добре відомо, що восени наземні частини трав'янистих рослин повинні засихати, тому передбачалося, що незвичайний поселенець підвіконня буде жити до осені. Але настала осінь, а декоративна кропива і не думала вмирати, жовтіти або якось інакше реагувати на зміну сезонів. Вона чудово пережила зиму, продовжуючи радувати хазяйське око і дивувати доморощених натуралістів. Вона росла на підвіконні три роки і навіть цвіла, і листя її залишалося зеленими цілий рік, подібно до інших декоративних мешканців підвіконня.

З цього прикладу випливає, що потепління має докорінно змінити вигляд рослинності в помірному поясі. Багато багаторічних рослин можуть подовжити свій вегетаційний період або, подібно до кімнатної кропиви, взагалі не скидати листя. Зміна періоду вегетації повинна привести до істотних перетворень в кругообігу вуглецю, азоту та багатьох інших елементів. Але насправді такі радикальні зміни не такі очевидні. Логічний приклад на кімнатній кропиві, хоч і вірний, але не враховує і інших найважливіших механізмів, за допомогою яких рослини регулюють власний сезонний цикл. Крістіан Кернер (Christian K?rner) і Девід Баслер (David Basler) з Ботанічного інституту Базельського університету (Швейцарія) показали, що рослини з різною життєвою стратегією реагують на потепління клімату неоднаково.

Прийнято розглядати зміну рослинних угруповань як безперервний сукцесійний ряд. Найзвичніший для середніх широт приклад сукцесії - це процес відновлення рослинності вирубок і згарищ: «порожнє місце» заселяють лугові рослини, малина, шипшина, які змінюються березою та осикою, а вже на їхньому місці поступово виростає ялиновий ліс. Також добре вивчені сукцесійні ряди для дібров, широколистяних лісів. Визначено рослини, характерні для початкових - піонерних - стадій сукцесій, для середніх стадій і для кінцевих, або клімаксних, стадій. Життєві стратегії рослин визначають його місце в сукцесійному ряді. Так, швидкорослі, короткоживучі і толерантні до несприятливих умов рослини складуть піонерні стадії, а довгоживучі, повільно зростаючі види представляють домінантів клімаксних угруповань. Швейцарські ботаніки зібрали відомості, які показують, що види, котрі представляють різні стадії сукцесії, реагують на потепління неоднаково. Вони пояснили цю різницю тим, що регулювання сезонного циклу у рослин здійснюється трьома різними способами, які превалюють в залежності від їх життєвої стратегії.

В цілому у рослини сезонний цикл змінюється в залежності від довжини світлового дня, поточної температури і тривалості попереднього охолодження. Рослина не викине листочки, якщо довжина світлового дня занадто коротка, або якщо погода стоїть дуже холодна, або якщо рослина не витримала певну кількість заморозків. Але це буде вірним лише в загальному випадку і у відомих межах, співвідношення дії цих трьох механізмів змінюється від рослини до рослини, від одного кліматичного поясу до іншого. У разі конкретних рослин про регулювання сезонних циклів можна говорити більш докладно. 

Наприклад, бук - довгоживуче дерево, домінант широколистяних лісів, представник клімаксної спільноти. В кінці зими, коли рослина отримала вже достатню дозу заморозків, включаються регулятори, що реагують на довжину світлового дня; тільки після того, як світла стає достатньо, включаються регуляторні системи, що відгукуються на температуру. Така система пріоритетів надійно захищає дерево від передчасного зав'язування бруньок і появи листочків. Якщо поспішити, то весняні морози можуть вбити дерево, а нове ще не скоро виросте. Такі дерева, навіть якщо їх культивувати в тропічному кліматі, все одно починають вегетацію тільки в березні, хоча круглий рік доступна оптимальна для вегетації температура. Приблизно так само регулюється сезонний цикл у дубів та ін.

Граб - дерево середніх стадій сукцесії лісових біоценозів. Для початку вегетації рослина має отримати необхідну кількість заморозків, а потім температура повітря (ґрунту) має стати вище певної межі. Довжина світлового дня не важлива для цих дерев.

Бузок - чагарник, характерний для початкових стадій сукцесії, - випускає перші листочки, як тільки встановлюється потрібна температура. Ні попередні зимові температури, ні довжина світлового дня не впливають на терміни початку вегетації бузку. Як тільки подме теплий вітер, бузок, користуючись моментом, починає розпускатися. Можливо, раптові весняні морози і знищать рослину, але на цьому ж місці швидко виросте інший кущ. У цілому для виду така стратегія не надто згубна.

Ясно, що потепління клімату в першу чергу позначиться на термінах сезонних циклів рослин початкової стадії сукцесії. У них подовжиться вегетаційний період, зрушаться терміни початку вегетації і цвітіння. Такі рослини, безумовно, отримають перевагу. Адже їм дістанеться більше мінеральних ресурсів, вони будуть реагувати на сезонні зміни в згоді з температурозалежними ґрунтовими процесами. Рослини клімаксних стадій, навпаки, опиняться в програші. Їм, щоб відрегулювати свою систему сезонного реагування, потрібно кілька сотень років (тобто має змінитися п'ять-шість генерацій). За цей час піонерні рослини встигнуть видозмінити вигляд рослинних угруповань.

Ці спостереження пояснюють, чому кропива росла на вікні цілий рік, незважаючи на свою споконвічну приписку до помірного клімату. Кропива - рослина початкових стадій сукцесії, мешканець порушених співтовариств, у неї ослаблене фотоперіодичне регулювання сезонних циклів. Такі рослини реагують в основному на поточні температурні умови і можуть добре рости цілий рік в умовах оптимальних температур.

Дані залежності повинні враховуватися при прогнозах впливу потепління на вигляд рослинності. Потрібно співвіднести швидкості зміни зимових і літніх температур зі станом рослинних угруповань, великою кількістю домінантів. Ясно, що флора густонаселених районів помірної зони з порушеними екосистемами буде реагувати на збільшення температур зовсім не так, як клімаксні рослинні угруповання.

За матеріалами Christian K?rner, David Basler. Phenology Under Global Warming // Science. 19 March, 2010.

Коментарі:

blog comments powered by Disqus