Подобно канарейкам, которых угольщики использовали для проверки на наличие ядовитых газов глубоко под землей, «экосистемные канарейки» — это виды, которые часто первыми исчезают из стрессовой экосистемы. Их исчезновение может быть связано с изменениями в функционировании экосистем, что может служить предупреждением о приближении переломного момента.
Соавтор, доктор Джеймс Дайк, из отдела географии и окружающей среды в Университете Саутгемптона, сказал: «Сохранение часто сосредотачивается на больших загадочных животных — тиграх, белых медведях, китах. Есть много причин, чтобы спасти эти виды от исчезновения.

Но как насчет подавляющего большинства жизни, которую мы почти не замечаем?? Жуки и личинки, которые могут появляться или исчезать в экосистемах без какого-либо видимого воздействия.

«Наше исследование показывает, что жизненно важная информация об общем состоянии или устойчивости экосистемы может скрываться в данных о том, что можно считать несущественными видами."
В исследовании, опубликованном в журнале Ecology, используются экосистемные канарейки, чтобы показать сигналы раннего предупреждения о переломных моментах в трех экосистемах озер в Китае. Этот новый метод можно применить ко многим другим местам обитания, чтобы лучше понять, как они реагируют на антропогенные воздействия, такие как чрезмерный вылов рыбы, вырубка лесов и изменение климата.

В исследовании использовались данные, собранные в озерах, которые показали изменения в численности видов из сообществ водорослей (диатомей) и водных мошек (хирономид), поскольку они борются за ресурсы под давлением окружающей среды. На основе этих данных можно было идентифицировать три типа организмов: медленно воспроизводящиеся, но сильно конкурирующие «краеугольные» виды; слабоконкурентоспособные, но быстро размножающиеся «сорные виды»; и медленно воспроизводящиеся и слабо конкурирующие "канареечные" виды.
Поскольку деградация окружающей среды влияет на экосистему, ключевые факторы изначально преобладают за счет конкурентного доминирования над другими, что приводит к раннему исчезновению канареечных видов.

Продолжающаяся деградация, затрагивающая все виды, приводит к окончательному краху ключевых видов, поскольку они заменяются сорными видами. Потеря ключевых моментов ставит экосистему в критический переход — момент, когда система переходит в другое состояние, из которого может быть очень трудно восстановить.

Уязвимость канареек предполагает роль этой группы в качестве чувствительного индикатора воздействия на окружающую среду, однако часто предполагается, что их присутствие или отсутствие не имеет полезной экологической информации.
Профессор Патрик Донкастер из биологических наук Университета Саутгемптона и ведущий автор исследования сказал: «Мы определили ранний предупреждающий сигнал об этих изменениях во взаимосвязи между композиционным беспорядком, что примерно эквивалентно тому, как перемешалось сообщество видов. есть, и биоразнообразие, которое измеряет общее количество видов в сообществе. То, как эти популяции меняются с течением времени, показывает статистически значимые сигналы о приближении переломного момента.
«Мы смогли обнаружить четкий сигнал о приближении переломного момента в выбранных нами китайских озерных экосистемах благодаря анализу данных за несколько десятилетий об окаменелых диатомовых водорослях и хирономид.

В некоторых случаях мы могли обнаружить сигнал раннего предупреждения за три десятилетия до фактического переломного момента."
Д-р Дайк добавил: «Глобальное изменение окружающей среды требует улучшения показателей критических переходов. Наше исследование демонстрирует потенциальную роль изменения видового состава в преддверии переломных моментов в экосистеме. Чтобы помочь управлению экосистемой, в будущих исследованиях необходимо разработать модели, которые могут моделировать критические переходы в результате воздействия факторов окружающей среды."

В исследовании, которое финансировалось Исследовательским советом по инженерным и физическим наукам (EPSRC) и Национальной программой фундаментальных исследований Китая 973, приняли участие исследователи из Саутгемптонского университета (Великобритания), Университета Ниццы (Франция), Государственной ключевой лаборатории озера Лейк. Наука и окружающая среда в Нанкинском институте географии и лимнологии (Китай) и Орхусском институте перспективных исследований (Дания).