Восстановление функциональности Атлантического леса: изучение его пределов и предложение альтернатив

от

Посадка деревьев — это ещё не всё. Хотя усилия по восстановлению лесов в Атлантическом лесу продвигаются в больших масштабах, они всё ещё не могут полностью интегрировать пересаженные участки в мозаику местных фрагментов. К такому выводу пришло исследование, проведённое в Бразилии и опубликованное в журнале Journal of Applied Ecology.

Первыми авторами статьи стали Дебора Кристина Ротер, профессор Федерального университета Сан-Карлоса (UFSCar) в штате Сан-Паулу, и Карин Эмер, исследователь, связанный с Научно-исследовательским институтом Ботанического сада Рио-де-Жанейро и Институтом Журуа в штате Амазонас. Они разработали новый подход, основанный на теории сетей, для анализа экологической связанности 28 участков в регионе Бататайс на северо-западе Сан-Паулу.

Согласно исследователям, активное восстановление, или посадка саженцев на полностью вырубленных участках, приводит к сообществам растений, которые отделены от оставшихся лесных фрагментов. «Восстановленные участки не полностью интегрированы в ландшафт», — резюмирует Ротер. «Мы обнаружили подмножество видов-генералистов, соединяющих систему, в основном это деревья с мелкими семенами, распространяемые птицами».

Теория сетей

Теория сетей — это математический и вычислительный подход, используемый для понимания сложных систем, образованных множеством взаимосвязанных элементов. Вместо анализа каждого компонента в отдельности, они представляются как «узлы», а их взаимодействия — как «линии», что позволяет выявить возникающие закономерности в целом.

Эта же логика объясняет функционирование социальных сетей, биологических нейронных сетей (например, нейронных цепей в нервной системе) и искусственных нейронных сетей (например, вычислительных моделей, вдохновлённых работой мозга). Её также можно применить к экологии в форме «экологических сетей», которые анализируют взаимодействия между растениями, животными и окружающей средой. Такой подход показывает не только, какие виды присутствуют в системе, но и как они связаны друг с другом, а также какие виды имеют решающее значение для стабильности и устойчивости системы.

Исследование

В исследовании теория сетей была использована для синтеза сложной базы данных, полученной в результате многолетних полевых работ. «Это редкие данные, полученные в результате крупных коллективных исследований», — отмечает Эмер. «Теория сетей помогла нам увидеть общую картину. Вместо того чтобы сосредотачиваться на изолированных фрагментах, мы искали взаимодействия между ними и восстановленными участками в ландшафте».

Структурные показатели, такие как связность, модульность и вложенность, были проанализированы. Связность измеряет, сколько связей существует в сети по сравнению с общим количеством возможных связей. Чем выше связность, тем больше видов или элементов связаны друг с другом.

Модульность указывает на формирование подгрупп внутри сети, в которых определённые элементы взаимодействуют больше друг с другом, чем с остальной системой. Вложенность возникает, когда менее разнообразные участки содержат подмножества взаимодействий, присутствующих в более разнообразных участках, выявляя иерархию включения.

«Наши сети показали низкие значения связности, что указывает на то, что немногие виды широко распространены. Модульность, с другой стороны, была промежуточной, но значимой, отражая разделение между восстановленными участками и местными фрагментами. А вложенность, которая показала бы, можно ли считать восстановленные участки подмножествами лесов, была очень низкой. Это подтверждает идею о том, что восстановленные участки пока не отражают естественное разнообразие», — говорит Эмер.

Ключевые виды

Исследование выявило устойчивые закономерности при изучении того, какие виды выступают в роли «центральных узлов» в сетях. «Мы обнаружили, что у ключевых видов есть две общие характеристики: мелкие семена и распространение животными», — объясняет Ротер. «Это такие растения, как эмбауба (Cecropia pachystachya), сангра-д’агуа (Croton urucurana), тапирира (Tapirira guianensis) и гуари (Guarea guidonia)».

Эти пионерные деревья необходимы для инициирования естественной сукцессии. «Они первыми обосновываются и создают условия для появления других видов позже», — говорит исследователь. «Птицы, такие как дрозды, танагры и туканы, а также мелкие млекопитающие, выступают в качестве основных распространителей в этом процессе».

Несмотря на успехи, восстановление сталкивается со структурными барьерами. «У нас есть огромное узкое место в производстве саженцев из огромного тропического разнообразия», — говорит Ротер. Важные виды, такие как гуари, трудно размножать. «Часто работники питомников пробуют различные методы, но не могут прорастить семена».

Помимо технических ограничений, существуют рыночные барьеры. «Питомники производят то, что пользуется спросом, а сегодня восстановление в основном рассматривается как посадка деревьев или улавливание углерода», — отмечает Эмер. «Но восстановление — это не только посадка деревьев или хранение углерода. Нам нужно восстановить экологические процессы, которые обеспечивают функционирование леса в целом, такие как взаимодействие между флорой и фауной. Если мы хотим восстановить разнообразие, нам нужны субсидии для крупномасштабного производства менее распространённых видов и их доступности на рынке».

Заключение

Учитывая эти факторы, центральным моментом исследования было продемонстрировать, что посадки деревьев недостаточно. Хотя это важно, это не решает проблему самостоятельно. «Лес состоит из сложных экологических процессов», — отмечает Эмер. «Нам также необходимо рассмотреть экологические взаимодействия: птицы и млекопитающие, распространяющие семена, опылители, обеспечивающие размножение, циклы сукцессии, устанавливающиеся сами по себе».

В этом смысле такие методы, как установка искусственных насестов для привлечения птиц, могут помочь, хотя и медленно. Другая стратегия, находящаяся в стадии обсуждения, — рефаунация, или реинтродукция исчезнувших крупных распространителей, таких как тапиры и агути.

Ротер утверждает: «Если у видов с крупными семенами больше нет распространителей, решением может быть их реинтродукция», — вспоминая об успешном опыте в лесу Тижука и экологическом заповеднике Гуапиасу, оба из которых расположены в штате Рио-де-Жанейро.

Результаты имеют прямое отношение к государственной политике и целям Десятилетия восстановления Организации Объединённых Наций (ООН). «Разнообразие видов, используемых в восстановлении, должно увеличиться», — подчёркивает Эмер. «Мы не можем ограничиваться небольшим набором, потому что это ставит под угрозу интеграцию участков в ландшафт в целом».

Ротер считает, что стратегия должна сочетать пионерные виды, которые обеспечивают начальную сукцессию, с редкими видами, у которых крупные семена и которые вряд ли появятся сами по себе. «Восстановление должно учитывать функциональные характеристики растений, а не просто увеличивать список видов», — говорит она.

Несмотря на текущие ограничения, исследователи сохраняют оптимизм. «Фрагменты и восстановленные участки образуют метасеть», — говорит Эмер. «Хотя сегодня она модульная, эта метасеть может стать более связанной, если мы увеличим разнообразие и поощрим взаимодействия».

Предоставлено FAPESP.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте