Новости

Jun 13, 2023

Климатически обусловленная таксономическая гомогенизация макробеспозвоночных в незатронутых водотоках варьируется по всему речному континууму.

Scientific Reports, том 13, Номер статьи: 6292 (2023) Цитировать эту статью 478 Доступы Метрики Подробности Биотическая гомогенизация, по-видимому, является глобальным последствием антропогенных изменений. Однако

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 6292 (2023) Цитировать эту статью

478 Доступов

Подробности о метриках

Биотическая гомогенизация, по-видимому, является глобальным следствием антропогенных изменений. Однако основные факторы окружающей среды, способствующие гомогенизации, трудно определить, поскольку их эффекты обычно взаимодействуют и смешивают друг друга. Это может быть причиной того, что существует очень мало данных о роли потепления климата в гомогенизации. Анализируя сообщества макробеспозвоночных в 65 ручьях, условия которых были максимально приближены к естественным, мы избежали мешающего воздействия обычных антропогенных стрессоров. В результате такого подхода выявлено существенное влияние повышенной температуры (как летней, так и зимней) на изменение состава макробеспозвоночных за последние два десятилетия. Однако гомогенизация была значительной только на противоположных концах речного континуума (предгорные ручьи, низкогорные реки). Удивительно, но в целом преобладали виды местного происхождения, их частота и численность увеличивались («победители»), в то время как лишь меньшинство видов сокращалось или исчезало («проигравшие»). Мы предполагаем, что ненарушенные условия смягчают сокращение численности видов и, следовательно, гомогенизацию, и что повышение температуры до сих пор было полезно для большинства местных видов. Хотя мы, возможно, уловили лишь переходное состояние из-за долга по вымиранию, это подчеркивает важность поддержания экологических условий для предотвращения исчезновения видов из-за изменения климата.

Хотя биотическая гомогенизация, весьма вероятно, происходила локально на протяжении всей эволюционной истории1, антропогенная деятельность в индустриальную эпоху, по-видимому, сделала это явление глобального масштаба2. При таких временных изменениях биотических сообществ общие таксоны, распространяющиеся на новые территории («победители»), часто заменяют пространственно ограниченные таксоны («проигравшие»), что со временем увеличивает таксономическое и/или функциональное сходство между сообществами3. Хотя точный механизм гомогенизации не является универсальным4, изменения окружающей среды играют ключевую роль во всем процессе. Это может либо способствовать установлению «победителя» в сообществе5,6, либо напрямую отфильтровывать «победителей» и «проигравших» из пулов видов. «Победителями» обычно становятся неместные виды3,7, но они могут быть и местными видами8,9. Было признано, что в пресноводных водах различные стрессоры вызывают биотическую гомогенизацию, например, запруживание7,10, повышение продуктивности11, засоление12 и изменения в землепользовании13. Сообщества с более схожим составом и функциями потенциально демонстрируют пониженную стабильность и устойчивость к дальнейшим изменениям окружающей среды14,15.

Температура является одной из ключевых переменных окружающей среды, которая влияет на все уровни организации биоты, от клеток до сообществ16,17. Глобальное повышение температуры18, влияющее также на системы проточной воды19, может привести к сокращению количества таксонов, адаптированных к холоду, и увеличению числа таксонов, адаптированных к более высоким температурам20,21. Таким образом, это потенциально приводит к серьезным изменениям в составе и функциональной реструктуризации местных сообществ22,23. Однако вопрос о том, способствуют ли и в какой степени такие климатические изменения биотической гомогенизации, изучен очень плохо24,25. Это происходит главным образом потому, что многочисленные антропогенные изменения, такие как землепользование, загрязнение и другие, могут в значительной степени свести на нет эффект повышения температуры26,27,28.

В данной работе мы анализируем данные о комплексах донных макробеспозвоночных, неоднократно собранные на 65 ручьях речного континуума в три периода времени (1997–2000, 2007–2008 и 2015 гг.). Две основные характеристики этого набора данных делают его особенно подходящим для изучения биотической гомогенизации в связи с повышением температуры. Во-первых, мы включили только участки, находящиеся в состоянии, максимально приближенном к естественному, чтобы минимизировать влияние распространенных антропогенных стрессоров. Во-вторых, наша сеть точек отбора проб равномерно покрывает большую часть речного континуума от предгорных ручьев до равнинных рек. Напротив, большинство предыдущих отчетов о долгосрочных изменениях состава проточных вод были сосредоточены только на ограниченном участке речного континуума23,29. Поскольку на разных участках речной сети доля холодных стенотерм различается, реакция сообществ макробеспозвоночных на долгосрочные изменения, вероятно, будет различаться22,23 или может привести к разной степени биотической гомогенизации8 вдоль речного континуума.