Аляска находится на передовой линии изменения климата, испытывая одни из самых высоких темпов потепления среди всех стран мира. Когда температура повышается во внутренних районах штата — обширном регионе высоких широт площадью 113 миллионов акров, — вечная мерзлота там не только оттаивает, высвобождая значительное количество накопленного углерода обратно в атмосферу, где он еще больше ускоряет рост температуры, но и разлагается. Это разложение способно насытить углеродом надземные и подземные пищевые сети, что может повлиять на энергетические потоки между этими важнейшими экологическими связями и на виды, которые они поддерживают. Один из таких видов — тундровая полевка, одно из четырех животных арктических или бореальных лесов, которых Филипп Манлик, биолог-исследователь дикой природы из Тихоокеанской северо-западной исследовательской станции Лесной службы США в Джуно, Аляска, изучал в рамках своего нового исследования, опубликованного сегодня в журнале Nature Climate Change. Вместе с коллегами из Университета Нью-Мексико и Техасского университета в Остине Манлик использовал новую методику для количественной оценки влияния изменения климата на потоки энергии и углерода между надземными, или зелеными, пищевыми сетями, поддерживаемыми растениями, и подземными, или коричневыми, пищевыми сетями, управляемыми микробами, используя два вида полевок, землероек и пауков в качестве «окон» в эти сложные миры.
Новая многообещающая техникаНовая методика, лежащая в основе исследования, предполагает измерение уникальных «отпечатков» изотопов углерода в незаменимых аминокислотах, которые могут производить только растения, бактерии и грибы. Животные могут получать эти молекулы только через свой рацион. Таким образом, незаменимые аминокислоты могут служить биомаркером, который помогает исследователям отслеживать перемещение углерода между зелеными и коричневыми пищевыми сетями, что в конечном итоге помогает обнаружить изменения.
В ходе исследования был проанализирован костный коллаген музейных образцов тундровых и красноносых полевок и масковых землероек из Экспериментального леса Бонанза-Крик близ Фэрбенкса (Аляска) в 1990 и 2021 годах — выборка, представляющая животных, подвергшихся долгосрочному потеплению климата. Чтобы изучить влияние краткосрочного потепления климата на животных, исследователи взяли пробы пауков арктического волка в районе озера Тоолик, Аляска. Часть пауков была взята в качестве контроля, а другие подверглись воздействию потепления на 2 °C в открытых изолированных средах обитания, называемых «мезокосмами», в которых ученые могли повышать температуру на микроуровне, чтобы имитировать потепление климата. Экспериментальный лес Бонанза-Крик площадью чуть более 12 000 акров, включающий внутренние леса и пойменные биотопы, является идеальным местом для изучения влияния изменения климата на бореальные леса и пищевые сети, поскольку он обеспечивает долгосрочный учет изменений во внутренних районах Аляски. Он был создан Лесной службой Министерства сельского хозяйства США 60 лет назад и с 1987 года является объектом долгосрочных экологических исследований Национального научного фонда. Манлик считает, что это место дает возможность изучить, как изменения в бореальном лесу влияют на обитающих там животных и как сами животные влияют на лесные процессы, добывая корм и формируя пищевые сети. Значительный сдвиг в источнике энергииПроведя изотопный анализ, Манлик и его коллеги обнаружили значительные изменения в усвоении углерода млекопитающими — в частности, переход от растительных пищевых сетей к грибным. Другими словами, грибы заменили растения в качестве основного источника энергии: мелкие млекопитающие, такие как землеройки, усваивали до 90 процентов всего потребляемого ими углерода из грибов, что более чем на 40 процентов больше, чем у исторических образцов. То же самое произошло и с арктическими пауками-волками. Они тоже перешли от растительной к грибковой пищевой сети в качестве основного источника энергии, усваивая более 50 процентов бурого углерода в условиях потепления по сравнению с 26 процентами в контрольных точках.
Что стоит за этим сдвигом?Ученые предполагают, что бурый углерод передается надземным потребителям, таким как млекопитающие и пауки, в ходе серии хищнических событий, известных как трофические пути. Потепление приводит к усиленному разложению вечной мерзлоты в тундре и в бореальных лесах; грибы питаются разлагающейся растительной массой и, в свою очередь, потребляются членистоногими, клещами и дождевыми червями, которые переносят грибной углерод вверх по пищевой сети, где его, в свою очередь, потребляют полевки, землеройки и пауки.
Животные могут изменять круговорот углеродаРабота Манлика и его коллег подчеркивает, что животные служат важнейшим связующим звеном между зелеными и коричневыми пищевыми сетями; она также показывает, что потепление климата изменяет эту связь у разных видов в Арктике и в бореальных лесах. Потенциальные последствия этих климатических сдвигов гораздо серьезнее, чем может показаться из-за небольшого размера этих видов.
В дальнейшем Мэнлик планирует изучить, почему эти закономерности у растений и животных различаются и что это значит для будущего этих быстро меняющихся экосистем. 03.01.2024 |
Биосфера
Палеонтологи СПбГУ обнаружили родичей европейского дракона-ольма в Казахстане | |
Ученые из Санкт-Петербургского государств... |
Университет Уппсалы: Потепление климата разрушает фотосинтез | |
Фотосинтез — основа всего живого на... |
AdFM: Сгруппировавшиеся фаги стали еще эффективнее бить бактерий | |
Неожиданный результат при подготовке обра... |
FEtho: Физический изъян стебельчатоглазые мухи компенсируют агрессией | |
У самцов стебельчатоглазых мух с бол... |
BioScience: Интродуцентные растения приводят за собой чужеродных насекомых | |
Распространение неместных растений &mdash... |
В МГУ нашли новый вид дрожжей, который помогает насекомым разрушать древесину | |
Насекомые очищают лес, питаясь ослабленными и&... |
FFGC: Из-за потепления ученые создают для бабочек-монархов новые зимовки | |
Бабочки-монархи — одно из чуде... |
Science: Голодные бактерии берут своих жертв на абордаж | |
В мировом океане обитает множество бактерий, и... |
BMC Biology: Благодаря баркодированию ДНК открыты сотни новых видов | |
Земля — очень разнообразная планета... |
ES&E: Пингвины в Африке охотно размножаются в искусственных гнездах | |
Искусственные гнезда способствуют размножению ... |
SciRep: Нелетающие мотыльки стали моделями для создателей летающих дронов | |
Тутовый шелкопряд Bombyx mori — это... |
Vertebrate Zoology: На Мадагаскаре нашли пронзительно щебечущих лягушек | |
Исследователи обнаружили в тропических ле... |
Evolution & Development: В Австралии нашли одну из самых ранних форм жизни | |
В Южной Австралии есть горный хребет. Под ... |
РНФ показал светящиеся в темноте петунии на фестивале Наука 0+ | |
На выставке всероссийского фестиваля |
Nature Plants: Понимание роста растений важно для урожайности в любых условиях | |
У растений есть специальные зоны роста &m... |
Fetho: Стрекозы сохранили пятна для привлечения партнеров несмотря на жару | |
Температура определяет, где могут жить ви... |
NatComm: Выяснилось, как растения производят новую антистрессовую молекулу | |
Гены, которые помогают растениям расти в ... |
Medical and Veterinary Entomology: Насекомые помогут установить время гибели | |
Анализ насекомых на теле мёртвого носорог... |
PRSBS: Бактерии-симбионты помогут бороться с сельскохозяйственными вредителями | |
Многие насекомые имеют симбиотические бактерии... |
Proceedings of the Royal Society B: После стресса пчелы испытывают подавленность | |
Пчёл в состоянии стресса можно сравнить с... |
STE: Обработка собак от паразитов вредна для водной фауны | |
Многие владельцы собак понятия не имеют, ... |
Nature CC: Китовые акулы начнут чаще гибнуть под килем из-за потепления | |
В новом исследовании говорится, что из-за... |
Parasites & Vectors: Комары могут передать людям болезни от разных живых видов | |
Тигровый комар Aedes albopictus может широко р... |
Биологи МГУ рекомендуют проверять ввозимые растения на вирусы | |
Российские учёные впервые нашли умбра-подобный... |
PNAS: 800 млн лет назад на Земле было больше жизни, чем считается | |
800 млн лет назад, до образован... |
Science: Муравьи выращивали урожай задолго до появления человека | |
Когда люди начали выращивать сельскохозяйствен... |
Nature Plants: У флоры есть запасной план на случай генетического сбоя | |
Уход за садом — это тяжёл... |
Nature Sustainability: 1,7 млн гектаров устричных рифов уничтожили в Европе | |
Устрицы |
New Phytologist: Растения тоже потеют из-за жары | |
Стоматы — многие знают их как&... |
JAFC: Растения превратят в биофабрики спортивных добавок | |
Учёные разработали метод, который позволяет пр... |