Карла Д’Антонио из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, профессор экологических исследований Шайлер, провела одно из немногих долгосрочных исследований воздействия захватчиков растений, которое длилось два десятилетия. Вернувшись к тем же заросшим травой полевым участкам в национальном парке Гавайских вулканов, которые она использовала в своих исследованиях 1990-1995 годов, Д’Антонио вместе с докторантом Стефани Еленик собрали новые данные, проливающие свет на механизмы, регулирующие доминирование экзотических растений и изменения в сообществах. через вторжение. Результаты опубликованы сегодня в журнале Nature.«Мы смогли воспользоваться преимуществами подробных исследований, которые я и другие провели в 1990-х годах.
Мы постоянно отмечали созданные нами участки и могли вернуться назад и получить представление о том, как вторжения растений менялись с течением времени без какого-либо управления», — сказал Д. Антонио, который также является профессором кафедры экологии, эволюции и морской биологии. «Такие исследования важны, потому что у менеджеров мало денег, чтобы контролировать инвазивные виды или изучать, как воздействия могут измениться без управления».«Неместные растения могут иметь очень большое влияние на функционирование экосистемы, включая изменение грунтовых вод, засоления почвы или pH, а также синдромы опыления», — сказала ведущий автор Еленик, получившая докторскую степень в Департаменте экологии, эволюции и морской биологии UCSB, а сейчас работает. для Центра исследования экосистем островов Тихого океана Геологической службы США на острове Гавайи.Когда Д’Антонио и Еленик повторно посетили места исследования, они заметили, что инвазивные экзотические многолетние травы (в первую очередь африканский захватчик под названием Melinis minutiflora) умирают, поэтому они решили повторить измерения круговорота питательных веществ и изменения растительного сообщества.
Они обнаружили, что самоусиливающееся воздействие трав на питательные вещества почвы исчезло, и процент покрытия захватчиками снизился.Данные показали, что за последние 17 лет уровень минерализации азота на участках, где преобладают экзотические травы, снизился вдвое, вернув их к уровням, существовавшим до вторжения.
Минерализация азота — это процесс, с помощью которого органический азот превращается в доступные для растений неорганические формы.«Измерение минерализации таким способом, которым мы занимаемся, требует очень много времени и средств, поэтому мы делали это на основе временных снимков (середина 1990-х годов по сравнению с 2010-2012 годами)», — пояснил Еленик. «Это далеко не идеально, потому что различия между двумя периодами исследования могут быть связаны с различиями в количестве осадков».Чтобы исключить осадки как фактор, исследователи изучили долгосрочные данные об осадках в регионе, чтобы определить, существует ли связь между минерализацией азота и осадками в годы исследования.
Данные показали, что количество осадков за два периода исследования было одинаковым. Кроме того, количество осадков не коррелировало с различиями в минерализации между временными точками.
Анализ минерализации в лаборатории, где влажность поддерживалась постоянной, показал закономерности, аналогичные последним полевым данным исследователей, собранным в 2011 и 2012 годах. Взятые вместе, эти результаты предполагают, что различия в минерализации азота между 1990-ми и последними годами не были обусловлены к разнице в количестве осадков.Хотя исследование демонстрирует, что воздействия на экосистемы и обратная связь меняются со временем, оно также указывает на то, что это не обязательно может помочь восстановлению местных видов. Еленик и Д’Антонио провели большой эксперимент по пересадке, чтобы проверить, как набор местных и экзотических древесных пород реагирует на изменение воздействия на экосистему.
Они добавили азотные удобрения, чтобы имитировать более ранние стадии инвазии Melinis, и уменьшили конкуренцию Melinis, чтобы имитировать пятна во время поздней инвазии.Подобные реакции наблюдались у пяти из семи пересаженных видов: темпы роста и выживаемость увеличились из-за снижения конкуренции со стороны экзотических трав, а также добавления азота. Это указывает на то, что изменение воздействия травы с течением времени не влияет на способность саженцев расти в экосистеме.Исключением были два азотфиксирующих дерева: родное гавайское дерево Acacia koa и экзотическое дерево Morella faya (с Канарских островов, но сегодня завоевавшее Гавайи).
Эти виды преуспели в более поздних условиях вторжения Melinis, и Morella faya преуспела особенно хорошо.«Неродная Morella faya оказалась намного лучше по разным причинам, но в первую очередь потому, что она имеет более высокие темпы роста», — сказал Еленик. "Кроме того, на наших участках он рассредоточен по птицам, что означает, что он перемещается и, по сути, перемещается на участки с пугающей скоростью. Напротив, родная Acacia неплохо справилась с экспериментом, но у нее просто нет такие же устойчивые темпы роста, как у Мореллы.
Это очень медленный распространитель и редкость в регионе, поэтому мы не видим, чтобы он попал на участки сам по себе ».Важный урок здесь заключается в том, что даже если инвазии растений могут замедлиться сами по себе при наличии достаточного количества времени, местным видам может потребоваться дополнительная помощь, чтобы вернуться, говорят исследователи.
Другие захватчики могут воспользоваться снижением конкуренции со стороны первоначального захватчика.«Знание механизмов того, как и почему вторжения изменяют экосистемы, помогает предсказать, что произойдет, но без дальнейшего управления мы не сможем вернуть местные виды», — сказал Еленик. «Когда мы видим, что неместные виды умирают и становятся неоднородными, это может быть время для посадки местных видов.
Это может оказаться наиболее экономичным способом вернуть экосистему в более желательное состояние».