Et fald i artens mangfoldighed fører til et fald i primærproduktionen i økosystemer • Vadim Mokievsky • Videnskabsnyheder om "Elements" • Økologi

Fald i artens mangfoldighed fører til et fald i primærproduktionen i økosystemer.

En græsklædte eng og mark. Monokulturens produktivitet er i gennemsnit lavere end i de multisorte samfund med 15-20% (ifølge data fra Hooper et al., 2012). Foto af V. Mokievsky

Ændringer i artens mangfoldighed kan påvirke basale processer i økosystemer – produktion og nedbrydning af organisk materiale i en skala, der kan sammenlignes med globale faktorer. Analyse af resultaterne fra mange individuelle eksperimenter tillod os at beregne ændringen i gennemsnitsværdierne for primærproduktion i økosystemer, da artenes rigdom ændres. Det viste sig, at produktionsprocessen i økosystemer afhænger af artens mangfoldighed mere end processerne for destruktion af organisk stof. Med et fald i antallet af arter med halvt, falder produktionen af ​​økosystemer i gennemsnit med 13%. Effekten af ​​mangfoldighed ved nedbrydning af organisk materiale er mindre indlysende – et fald i mangfoldighed kan føre til både en afmatning og en acceleration af ødelæggelsesprocesserne i økosystemerne.

Hvordan påvirker artens mangfoldighed de grundlæggende egenskaber i økosystemerne? Dette spørgsmål er vigtigt for forståelsen af ​​de økologiske generelle love og til løsning af praktiske problemer.At reducere bæredygtigheden af ​​kunstige samfund med et lille antal arter anvendes som en af ​​de vigtigste argumenter til beskyttelse af dyrelivet, til fordel for skabelse af reserver og spilreserver.

Forholdet mellem artens mangfoldighed af økosystemer med deres funktionelle egenskaber – stabilitet og produktivitet – accepteres af de fleste økologer. Privat forskning på enkelte samfund bekræfter eksistensen af ​​sådanne forbindelser. Spørgsmålet forbliver: Hvor almindeligt er disse mønstre?

Meta-analysen begynder i den teoretiske økologi i det sidste årti at spille en stadig vigtigere rolle – identificere mønstre, der genvinder i forskellige naturlige forhold for forskellige grupper af organismer eller forskellige typer af økosystemer og samfund. Til dette formål oprettes der databaser, der indeholder resultater af eksperimenter af samme type eller observationer foretaget i forskellige økosystemer i forskellige dele af verden, på land, i havet og i ferskvandsforekomster af vand.

En gruppe forskere (Hooper et al., 2012) sætter opgaven med at vurdere, hvordan artens mangfoldighed påvirker de grundlæggende egenskaber i ethvert økosystem – produktion og nedbrydning af organisk stof.Som følge af fotosyntesereaktioner skaber grønne planter organisk materiale fra uorganiske forbindelser, som de spiser alle andre organismer fra svampe og bakterier til fugle og pattedyr. Produktionen af ​​grønne planter (normalt udtrykt i gram pr. Kvadratmeter pr. Tidsenhed) er den vigtigste indikator for økosystemets energieffektivitet sammen med omvendt proces – nedbrydning af organisk materiale, hvor alle andre medlemmer af samfundet deltager.

For at gøre dette anvendte de en database, der indeholdt resultaterne af 574 separate eksperimenter om ændringer i produktiviteten af ​​plantemiljøer med et fald i antallet af arter inkluderet i dem (i grænsen – til en monokultur, det vil sige afgrøder af en art). Hypotesen for en ændring i ødelæggelseshastigheden (nedbrydning af organisk stof) afhængigt af artens mangfoldighed blev testet på den anden datafil. Denne hypotese blev testet i to varianter – en ændring i ødelæggelseshastigheden med et fald i antallet af destruktive arter og en ændring i nedbrydningshastigheden af ​​faldne blade afhængig af mangfoldigheden af ​​de plantearter, de tilhører.

Som en evalueringsforanstaltning anvendte vi logaritmerne for forholdet mellem størrelsen af ​​produktion eller destruktion for et givet antal arter (YS) i samme størrelse med det maksimale antal arter i denne type samfund (Ymax): ln (ys/ Ymax). Positive værdier af denne indikator betyder en stigning i produktion eller destruktion, samtidig med at arternes mangfoldighed reduceres negativt – et fald.

Til sammenligning for at vurdere omfanget af ændringer, der forekommer med et fald i artenes mangfoldighed i samfund, giver forfatterne skøn over indflydelsen på produktionsprocessen af ​​andre globale faktorer. For at gøre dette bruger de databaser, der indeholder resultaterne af observationer og eksperimenter om virkningerne af faktorer som klimaændringer (herunder tørke), en stigning i kuldioxidkoncentrationen, en stigning i koncentrationen af ​​nitrogen, fosfor og andre biogene elementer, der er tilgængelige i planter i vand og jord. en stigning i mediumets og andre syrer. Antallet af observationer i hver af databaserne varierer fra et par hundrede til tusinder. Data omfatter observationer og eksperimenter i terrestriske, ferskvands- og havforhold.

I eksperimenterne blev det vist, at et moderat fald (i 21-40%) i artens mangfoldighed fører til et fald i primærproduktionen af ​​planter med 5-10%.At reducere artens mangfoldighed med halvdelen fører til et fald i primærproduktionen af ​​økosystemerne med i gennemsnit 13%.

Højere niveauer (fald i mangfoldighed med 41-60% fra baseline) med hensyn til deres virkning på produktionsprocessen er sammenlignelige med resultaterne af sådanne globale faktorer som eutrofiering, øget surhedsgrad eller øget carbondioxidkoncentration.

Ændringer i primærproduktion i økosystemer med et fald i antallet af plantearter. X-akse – fald i antallet af arter (i procent af originalen) på Y-aksen – Produktivitetsændringen (logaritmen for forholdet mellem produkter for et givet antal arter til produkter med det maksimale antal arter for dette samfund). Den røde linje nederst i grafen – resultater af beregninger grå baggrund – 95% konfidensinterval Den røde linje øverst i grafen – afspejling af den beregnede kurve i området med positive værdier (vurdering af absolutte ændringer i absolutværdi). Forfatterne citerer denne graf for at sammenligne størrelsen af ​​den effekt, der testes med virkningen af ​​faktorer, som har en positiv effekt på produktiviteten. På højre side af grafen Estimaterne af indflydelsen på planteprodukter fra forskellige globalt virkende faktorer er givet. Top ned: den kombinerede virkning af nitrogen- og fosforberigelse, den kombinerede virkning af kvælstofberigelse og en stigning i CO-koncentrationen2, virkningen af ​​fremmede arter, calciumberigelse, kvælstofberigelse, forøgelse af koncentrationen af ​​CO2, klimaopvarmning, en stigning i intensiteten af ​​ultraviolet stråling, en stigning i surhedsgrad, tørke. Blå prikker – positiv effekt røde prikker – negativ Foranstaltningen til evaluering af effekten er logaritmen for forholdet mellem produktivitet i eksperimentet og kontrollen – ln (YEksp/ Ykontrol). Figur fra den diskuterede artikel i natur

Resultaterne af vurderingen af ​​virkningen af ​​mangfoldighed på ødelæggelsesprocessen var mindre synlige. At reducere mangfoldigheden i plantenes forbrugere til halvdelen af ​​originalen fører ikke til en mærkbar ændring. Ved yderligere udtømning af sammensætningen af ​​destruktorer falder nedbrydningshastigheden af ​​planterester med ca. 20%.

Mangfoldigheden af ​​planterester (antallet af plantearter, hvis blade blev nedbrudt i eksperimentet) har stort set ingen effekt på ødelæggelsesprocessen. Kun ved meget lave værdier af mangfoldighed observeres en ubetydelig og ikke ret pålidelig forøgelse i nedbrydningshastigheden af ​​bladkuld.

Ændringen i nedbrydningshastigheden af ​​organisk materiale med et fald i destruktørernes artsdiversitet (topbillede) og producenter (bundbillede). Betegnelser på akser – som i foregående figur. Den røde fed skrift i øverste billede afspejler et fald i nedbrydningshastigheden af ​​planterester med et fald i mangfoldighed i destruktorernes samfund. Fedt blå skur i bunden viser, at nedbrydningshastigheden af ​​blade næsten ikke afhænger af deres mangfoldighed. Grå baggrund – 95% konfidensinterval Fine linjerSom i den foregående figur er disse de samme værdier med det modsatte tegn. På højre side af graferne – Middelværdier og rækkevidde af ændringer under indflydelse af andre faktorer: indførelse af fremmede arter, eutrofiering (i akvatiske økosystemer), en stigning i CO-koncentration2, forøgelse i surhed. Figur fra den diskuterede artikel i natur

Denne undersøgelse er af interesse som et eksempel på flere meta-analyser – et forsøg på at opsummere et stort antal heterogene forsøg på jakt efter fælles mønstre, hvilket altid er af stor kompleksitet i miljøstudier, hvor hvert objekt har sin egen individualitet.

På den anden side viste forfatterne overbevisende (i det mindste i forhold til produktionsprocessen), at reduktionen af ​​artens mangfoldighed i økosystemer kan fungere som en selvstændig virkende faktor, hvad angår indflydelse på nøgleparametre, der kan sammenlignes med andre globale faktorer for omdannelse af det naturlige miljø.

Kilde: David U. Hooper, E. Carol Adair, Bradley J. Cardinale, Jarrett E. K. Byrnes, Bruce A. Hungate, Kristin L. Matulich, Andrew Gonzalez, J. Emmett Duffy, Lars Gamfeldt, Mary I. O'Connor. En global syntese afslører føreren af ​​økosystemændring // natur. 2012. V. 486, s. 105-109. Doi: 10.1038 / nature11118.

Se også:
1) Biodiversitet nødvendig og tilstrækkelig, "Elements", 12.27.2005.
2) Virkningerne af den globale opvarmning på vegetationen kan testes eksperimentelt, "Elements", 12.02.2007.
3) Ved slutningen af ​​århundredet bliver fuglene meget mindre, "Elements", 06/14/2007.
4) Risikoen for udryddelse af sjældne arter kan være større end vi tror, ​​"Elements", 04.07.2008.
5) I et forskelligartet samfund er dyr mindre tilbøjelige til at dø ud, "Elements", 05/13/2009.
6) Listen over arter, der indgår i den røde bog, skal udvides radikalt, "Elements", 13.04.2010.
7) Et stigende antal hvirveldyr arter står over for udryddelse, "Elements", 12/27/2010.
8) Udryddelsen af ​​arter på grund af ødelæggelsen af ​​deres levesteder er langsommere end forventet, "Elements", 05/30/2011.
9) Hvordan bevares biodiversiteten i et skiftende klima?, "Elements", 04/29/2011.

Vadim Mokievsky


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: