Так считают авторы соответствующей статьи, опубликованной The Conversation, экологи-исследователи Даниэль Эрнандес Карраско и Джонатан Тонкин.
Сезонность формирует большую часть жизни на Земле. Большинство видов, включая людей, синхронизировали свои собственные ритмы с ритмами сезонов Земли. Циклы роста растений, миграция миллиардов животных и даже аспекты человеческой культуры - от ритуалов сбора урожая до любования цветением сакуры в Японии - диктуются этими доминирующими ритмами.
Однако изменение климата и многие другие воздействия человека изменяют циклы Земли. В то время как люди могут адаптировать свое поведение, сдвигая сроки сбора урожая или практику сжигания костров, есть виды менее способны адаптироваться посредством эволюции или смещения ареала.
Новое исследование показывает, как воздействие смены времен года может каскадно влиять на экосистемы, вызывая широкомасштабные последствия, которые могут оказаться серьезнее, чем считалось ранее. Это ставит под угрозу виды и экосистемы по всему миру. Мы все еще далеки от полной картины того, что изменения в сезонности означают для будущего биоразнообразия.
Почти в каждой экосистеме на Земле есть времена года
Ежегодное путешествие Земли вокруг Солнца привносит определенные времена года во все уголки планеты - от тропических лесов до полярных ледяных шапок и глубин океана. Сезонные ритмы формируют экосистемы повсюду, будь то муссонные дожди в экваториальных регионах или предсказуемое таяние снежного покрова в горных хребтах.
Но сезонность этих процессов быстро меняется по факту совокупности причин. Например, из-за локального воздействия человека. Это включает в себя плотины на многих реках, которые полностью и резко нарушают их естественный сток, и вырубку лесов, меняющую сроки наступления сезона дождей.
Локальные влияния усугубляются глобальным потеплением, которое систематически изменяет сезонные закономерности снежного покрова, температуры и количества осадков по всему миру.
Последствия таких изменений ощущаются повсеместно: от более раннего сезонного таяния ледников и снежного покрова до нарушения циклов муссонных дождей. Многие важные экологические процессы, на которые мы полагаемся, могут быть затронуты. Несоответствие между цветением планктона и жизненными циклами рыб может повлиять на устойчивость рыболовства. Туризм, зависящий от сезонных миграций крупных млекопитающих, может пострадать. Примеров того, что изменение сезонности грозит дестабилизацией ключевых экологических процессов и человеческого общества, много.
Эволюционные адаптации к сезонным колебаниям
Сезонные ритмы экосистем очевидны для любого наблюдателя. Естественные сроки цветения однолетних цветов и листопадных деревьев, настроенные на сезонные изменения количества осадков, температуры и солнечной радиации, преобразуют цвета целых ландшафтов в течение года.
Прилет и отлет перелетных птиц, жизненный цикл насекомых и земноводных, а также брачные ритуалы крупных млекопитающих могут полностью менять как звуковой, так и визуальный ландшафты в зависимости от времени года.
Эти примеры иллюстрируют, что сезонность действует как мощная эволюционная сила, которая сформировала жизненные циклы и поведение большинства видов. Но перед лицом беспрецедентных изменений в естественных ритмах Земли эти адаптации могут привести к сложным негативным последствиям.
Например, зайцы-беляки меняют окраску шерсти между зимой и летом, чтобы слиться с окружающей средой и спрятаться от хищников. Они изо всех сил пытаются приспособиться к сдвигам в сроках выпадения первого снега и таяния снега. Влияние изменения сезонности на популяции зайцев связано с изменениями в темпах хищничества. Но сами хищники также могут не совпадать с наступлением новых сезонов.
«Наши исследования показывают, что подобные сложные взаимодействия могут оказывать воздействие на экосистемы, связывая сезонную адаптацию отдельных видов с более широкой динамикой пищевой сети или даже с функциями экосистемы, такими как связывание углерода. Хотя биологи изучали сезонные процессы на протяжении столетий, мы на удивление мало знаем о том, как они опосредуют любые экологические воздействия измененной сезонности. Наши выводы показывают, что мы, вероятно, недооцениваем эти воздействия. Отдельные задействованные механизмы заслуживают дальнейшего внимания. Пока мы не учтем эти сложные процессы, мы рискуем упустить из виду важные экологические и человеческие последствия», пишут авторы статьи.
Чем больше мы понимаем, тем лучше мы подготовлены
Понимание того, в какой степени воздействия измененной сезонности могут взаимодействовать и распространяться от отдельных особей к целым экосистемам, является большой проблемой. Это потребует различных типов исследований, сложного математического моделирования и разработки новых экспериментов. Но нелегко манипулировать сезонами в эксперименте.
Ученые придумали изобретательные способы экспериментальной проверки эффектов измененной сезонности. Это включает ручную уборку снега ранней весной для сбора данных, управление режимом выпадения осадков с помощью орошения и перемещение растений и животных в места с другой сезонностью.
Ученые берут семена из многовековых коллекций, чтобы прорастить их и посмотреть, как недавние изменения климата повлияли на популяции конкретных растений.
Такие усилия будут иметь большое значение для прогнозирования последствий и разработки эффективных стратегий управления, полезных как для экосистем, так и для людей, помогут предвидеть будущие потрясения и расставить приоритеты для вмешательств.
Например, понимание механизмов, позволяющих местным и неместным видам предвидеть сезонные изменения, оказалось полезным для «обмана» неместных растений, заставляя их прорастать только в неподходящий сезон. Это дает преимущество местным растениям.
Аналогичным образом, исследования молекулярных механизмов, участвующих в реакции на сезонность, могут помочь определить, способны ли определенные виды адаптироваться к дальнейшим изменениям в сезонных моделях, и указать на гены, которые могут быть направлены на повышение устойчивости и производительности сельскохозяйственных культур.
«Мы не только, вероятно, недооцениваем экологические риски смены сезонов, мы склонны забывать, насколько сильно от них зависит наша повседневная жизнь. По мере изменения ритмов Земли риски множатся. Но также множатся и наши возможности лучше понимать, предвидеть и адаптироваться к этим изменениям», заключают авторы работы.
Источник: The Conversation. Авторы: Даниэль Эрнандес Карраско, Джонатан Тонкин.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.
