Тропические леса: ученые обеспокоены тем, что изменение климата меняет жизненный цикл тропиков
Ученые предположили, что изменение климата может вызвать сдвиги в естественном цикле жизни в тропических лесах.
Исследователи обнаружили, что повышение глобальной температуры может привести к тому, что деревья и растения будут плодоносить раньше или позже, чем раньше. Это может иметь серьезные последствия для целого ряда животных, которые полагаются на тропические леса в качестве пищи и жилья.
К животным, подвергающимся наибольшему риску, относятся те, выживание которых зависит от цветочного нектара, в том числе пчелы и колибри, а также животные, питающиеся плодами тропических деревьев, в том числе человекообразные обезьяны, обезьяны и попугаи.
Однако отсутствие исторических данных и продолжающихся исследований в тропиках означает, что масштаб этих изменений еще предстоит полностью понять, заявили ученые Carbon Brief на конференции Королевского общества, состоявшейся в Бакингемшире в начале этого месяца.
Смена сезонов
В любой части мира растения полагаются на сигналы окружающей среды, включая изменения солнечного света, температуры и количества осадков, чтобы определить, когда начать производить листья, цветы или плоды. Изучение этого явления известно как «фенология растений».
Основной тропический лес Лангкави Малайзия. Предоставлено: Фотография Дэвида Нотона / Alamy Stock Photo.
В регионах с умеренным климатом, включая Великобританию и Северную Америку, растения, как правило, приурочивают свои естественные циклы к смене времен года. Например, растения реагируют на повышение температуры и увеличение продолжительности светового дня весной отрастанием новых листьев.
Однако в тропических лесах нет четко определенных времен года, таких как весна, лето, осень и зима, говорит профессор Патрисия Мореллато из государственного университета Сан-Паулу в Бразилии. Мореллато председательствовал на сессии, посвященной возможному будущему исследований тропической фенологии на конференции. В кулуарах мероприятия она сказала Carbon Brief:
«В тропиках у нас нет резких сезонов, поэтому отследить изменения сложнее. Вместо этого мы должны знать цикл и со временем смотреть, меняется ли цикл».
В большинстве тропических лесов бывает влажный и сухой сезоны, что обусловлено ежегодными изменениями количества осадков.Но многие тропические растения не рассчитывают события, такие как цветение, в соответствии с этими временами года, говорит доктор Джозеф Райт из Смитсоновского института тропических исследований в Панаме. На конференции Райт представил доклад об экологическом контроле листопада и цветения в тропических лесах. Он сказал Carbon Brief:
«Я работаю на участке площадью 16 кв. км в Панаме с 2000 видами растений. Каждый месяц в году цветет несколько сотен видов. В пиковый месяц цветет, вероятно, тысяча видов. Но даже в минимальный месяц цветет 200 видов».
Райт сказал, что поскольку тропические растения не рассчитывают свой жизненный цикл в соответствии с сезонами, сложнее понять, какие сигналы окружающей среды могут быть причиной начала цветения растений:
«Это может быть необычно низкая температура. Возможно, это начало сезона дождей. Или это может быть солнечный свет. Эти гипотезы очень расплывчаты».
Засуха данных
По словам исследователей, еще одним ограничением в тропиках является отсутствие долгосрочных данных о климате и растениях.
В Европе и Северной Америке ученые и энтузиасты природы уже более века фиксируют дату появления первых бутонов, листьев и цветков для тысяч видов.
Эта длинная запись позволила исследователям проследить, как растения реагируют на глобальное потепление. Недавнее исследование (pdf) Метеорологического бюро показывает, что в настоящее время весна наступает со скоростью 2,5 дня в десятилетие по всей Европе.
Однако в тропиках очень мало известных исторических записей и мало финансирования для проведения исследований, сказал Райт:
«Существует невероятное разделение между севером и югом. Северное полушарие богато, здесь есть множество отличных университетов и национальных исследовательских советов, и, как следствие, в северной умеренной зоне у нас есть невероятная база знаний. Есть тонны ученых и очень мало видов.
«Вы едете в тропики, у нас обратная ситуация.Страны бедны, в каждой стране может быть один национальный университет, а в подавляющем большинстве нет национальной исследовательской программы. Но видов тысячи, видов в сто раз больше, а ученых на три порядка меньше».
Измерение несоответствия
Несмотря на недостаток исторических знаний, все большее число исследователей пытаются найти новые способы понять, как изменение климата может повлиять на естественный цикл тропических лесов.
Одной из ключевых областей этого нового исследования является понимание того, как изменения в лесных циклах могут повлиять на уникальное сообщество животных, обитающих в тропиках.
До сих пор неясно, как изменение климата может повлиять на характер осадков в большей части тропиков, но исследования (pdf) показывают, что к концу века в тропических лесах могут наблюдаться более длительные засушливые периоды.
В исследовательской статье, опубликованной Мореллато и ее коллегами в 2016 году в журнале Biological Conservation, делается попытка оценить, как более длительный засушливый сезон, вызванный изменением климата, может повлиять на сроки ключевых событий в тропических лесах.
Это предполагает, что более длительный засушливый сезон может привести к тому, что растения начнут цвести позже в этом году. Это показано на диаграмме ниже, где синие столбцы показывают количество осадков за месяц, а синие линии показывают процент растений, дающих цветы. Красные линии показывают процент растений, дающих плоды.
На диаграмме красные пунктирные стрелки показывают, как более длительный засушливый сезон, вызванный изменением климата, может привести к более позднему размножению растений через цветение. Более позднее цветение может привести к тому, что у растений будет меньше времени для опыления, что приведет к тому, что в следующем году меньше растений будут плодоносить.
Схематическая диаграмма, показывающая последствия изменения климата в тропических лесах. На верхней диаграмме синие столбцы показывают ежемесячное количество осадков, синие линии показывают процент цветущих растений, а красные линии показывают процент растений, дающих плоды.Нижняя диаграмма показывает перекрытие (черный) и неперекрытие (полосатый) времени активности цветов и опылителей (синий) и фруктов и плодоядных животных (красный). Надпись: Мореллато и др. (2016)
Под диаграммой диаграмма показывает, как более поздний период цветения, вызванный изменением климата, может привести к меньшему совпадению между временем активности цветов и их опылителей (показаны синим цветом).
Это «несоответствие» может серьезно угрожать выживанию опылителей, в том числе насекомых и птиц, которые полагаются на цветы как в пищу, так и в качестве убежища.
В исследовании отмечается, что наибольшему риску подвержены животные, которые питаются нектаром лишь небольшого числа видов растений, таких как многие пчелы и колибри:
«Надежная и постоянная доступность цветочных ресурсов в тропиках позволила посетителям цветов сильно и разнообразно адаптироваться, поддерживая богатые сообщества узкоспециализированных собирателей цветов, таких как пчелы и колибри».
Кроме того, сокращение доступности фруктов в следующем году в результате изменения климата может привести к «несоответствию» во времени активности фруктовых деревьев и плодоядных животных, известных как «плодоядные». В документе говорится:
«Плодоядные животные в значительной степени полагаются на фрукты, и фундаментальные аспекты их экологии, включая диету, размер популяции, воспроизводство социального поведения и движения, зависят от изобилия фруктов и сезонности».
Дикий молодой самец орангутанга лазает по деревьям в тропическом лесу, чтобы найти красные ягоды, чтобы поесть. Предоставлено: Лилиан Твейт / Alamy Stock Photo.
К таким животным относятся человекообразные обезьяны, более мелкие виды обезьян, а также ряд тропических птиц, в том числе попугаи, добавляет газета.
«Критично для каждого организма»
Хотя недавние исследования выявили виды, наиболее подверженные риску перехода к тропическому циклу, вполне вероятно, что такие изменения каким-то образом затронут почти всех животных, обитающих в тропических лесах, сказал Мореллато:
«В тропиках почти все виды в какой-то момент своей жизни полагаются на цветущие или плодоносящие растения. Изменения в фенологии повлияют на сообщество животных в лесах, это точно».
Полное понимание того, как изменение климата влияет на фенологию растений, будет иметь ключевое значение для защиты дикой природы тропических лесов, сказал Райт:
«Первичные производители [растения] имеют решающее значение для каждого организма, каждого животного, каждого потребителя в лесу. Чем больше мы сможем понять, какова связь между климатом и реакцией растений, тем больше мы сможем прогнозировать их шансы на выживание».
