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
В СПбГУ с помощью кишечной палочки раскрыли механизмы контроля синтеза аргинина | |
Биологи из Санкт-Петербурга вместе с ... |
Scientific Reports: Собаки научились общаться с помощью звуковых панелей | |
Собаки, обученные использовать звуковые панели... |
PLOS Biology: Гиперспектральная визуализация подсвечивает краски оперения птиц | |
Животные демонстрируют удивительное разнообраз... |
Прорывная модель искусственного интеллекта может переводить язык жизни растений | |
Новаторскую модель на основе искусственно... |
Свершилось: российские ученые нашли у шерстистого носорога горб | |
Горб у мумии молодого шерстистого носорог... |
В БелГУ создали биокомпозицию из гипса, которая защищает растения от плесени | |
Новое средство для защиты растений от&nbs... |
В Университете Лобачевского создали метод защиты коров от стресса | |
Новый метод, который помогает защитить коров о... |
Small: В природе все может двигаться синхронно — даже бактерии | |
Бактерии E. coli могут синхронизировать свои д... |
Journal of Raptor Research: Грифов-индеек в США нечаянно травят крысиным ядом | |
В Южной Калифорнии грифы-индейки по-прежнему п... |
Nature E&E: Как рыбы-удильщики бросают вызов эволюционным ожиданиям | |
Свет на необычную эволюцию рыбы-удильщика... |
Как суслики выживают без воды и еды 6–8 месяцев: ученые раскрыли секрет спячки | |
Как тринадцатиполосные суслики переживают зимн... |
Science Advances: Потепление снижает иммунитет забавных обезьян-капуцинов | |
Исследователи из Мичиганского университет... |
Трагедия в Ботсване: изменение климата привело к гибели 350 африканских слонов | |
Почему в Ботсване в 2020 году погибл... |
Frontiers in Marine Science: Косатки стали угрозой для самых больших рыб в мире | |
Косатки, или киты-убийцы, едят морских мл... |
В почве северных городов кипит жизнь, а рядом с заводами все погибает | |
Ученые обнаружили, что в городах за&... |
PLOS Biology: Человекообразные обезьяны отслеживают события глазами как люди | |
Человекообразные обезьяны отслеживают события ... |
Ученые удивили новым экспериментом, поместив мух в виртуальную реальность | |
Чтобы понять, как мелкие живые существа р... |
PLOS CB: Случайные ошибки в исследованиях могут искажать историю эволюции | |
Иногда данные об эволюции могут искажатьс... |
В АлтГУ вывели штамм бактерий для замены антибиотиков в животноводстве | |
Российские биотехнологи создали новые бактерии... |
Science: У шимпанзе есть слабо развитая культура | |
В последние десятилетия ученые выяснили, что&n... |
Ученые из Новосибирска установили возраст шерсти детеныша саблезубой кошки | |
Ученые провели исследование останков детеныша ... |
Ученые СПбГУ и Сколтеха открыли секрет появления цыпленка | |
Исследование хромосом в клетках, которые ... |
Потолок не царапает: Дафнии для защиты от хищников вырастили короны на голове | |
Два вида маленьких рачков, которых называют во... |
Biology Letters: Размер собачьего мозга зависит от эволюции и дрессуры | |
Ученые обнаружили, что способности и ... |
В СПбГУ исследовали сложности в поведении крыс с СДВГ и их причины | |
Крыс с синдромом дефицита внимания и ... |
IFLScience: Червь, которого ученые не видели с 1956 года, был у всех на виду | |
Иногда ученые открывают новые виды, иногда тер... |
Zoolinnean: Ученые открыли новый вид геккона со сросшимися костями | |
Новый вид маленькой ящерицы нашли ученые ... |
Current Biology: Ученые придумали, как отпугивать акул от серфингистов | |
Серфингисты могут получить долгожданную защиту... |
PeerJ: Выяснилось, как хищники справляются, когда остаются без зубов | |
Как связаны износ зубов и работа челюстей... |
Memoirs of the Queensland Museum — Nature: Открыт новый вид краба-отшельника | |
Поприветствуем новый вид крабов-отшельник... |