Сложность пищевых сетей определяет, как биоразнообразие влияет на работу экосистем

Новое исследование, опубликованное в Nature, показало, что функционирование экосистем зависит не только от числа обитающих в них видов, но и от того, как растения, растительноядные животные, хищники и другие организмы связаны между собой в пищевых сетях.

Работа выполнена международным коллективом под руководством доктора Эндрю Барнса из Университета Уаикато (Новая Зеландия) при участии учёных из Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия (iDiv) и специалистов из более чем 20 научных организаций, включая Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН.

Авторы проанализировали более 300 пищевых сетей в водных и наземных экосистемах по всему миру. Результаты показали, что чем разнообразнее сообщество, тем активнее в нём идут потоки энергии: организмы низших трофических уровней потребляют растения и мертвую органику (например, опадающие листья), хищники регулируют их численность, а питательные вещества возвращаются в круговорот. Именно эти процессы лежат в основе многих жизненно важных для человека функций — от производства продуктов питания и борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур до регуляции климата и в целом устойчивости экосистем к различным изменениям.

Особенно значимой оказалась роль хищников. В богатых видами пищевых сетях интенсивность хищничества может возрастать в десятки раз, а в отдельных случаях — более чем в 70 раз. Это означает, что сложные и разнообразные сообщества способны поддерживать более активные и устойчивые экологические процессы.

«Исследование показывает, что биоразнообразие — это не просто список видов. Чтобы понять, как функционирует экосистема, важно учитывать и связи между организмами: кто кого ест, как энергия проходит через трофическую сеть и какие группы обеспечивают её устойчивость», — комментирует соавтор публикации, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник ИПЭЭ РАН Руслан Сайфутдинов.

В статье выделяются два механизма, объясняющих этот эффект. Во-первых, в более разнообразных экосистемах обычно больше трофических уровней — от растений и мёртвой органики до растительноядных животных и хищников. Во-вторых, когда видов в сообществе много, они активнее и разнообразнее используют доступные ресурсы, включая разные виды добычи. Это снижает конкуренцию и позволяет экосистеме эффективнее распределять энергию между участниками пищевой сети.

Ключевой вывод исследования состоит в том, что охрана природы не может ограничиваться сохранением отдельных редких видов. Для устойчивой работы экосистем необходимо поддерживать целостность пищевых сетей — систему связей, по которой энергия движется через сообщества, регулируется численность организмов и поддерживается круговорот веществ.

Старший научный сотрудник ИПЭЭ РАН, кандидат биологических наук Даниил Коробушкин комментирует: «Потеря хищников верхнего уровня и упрощение трофической структуры приведут к ослаблению естественного контроля вредителей, что быстро скажется на растительном сообществе и опаде, поступающем в почву, снизит её способность полностью выполнять свои функции, в конечном итоге изменит экосистему».

Источник: ИПЭЭ РАН.