Даже растения пустыни Сонора не застрахованы от изменения климата

В самой жаркой и засушливой пустыне Северной Америки изменение климата вызывает упадок растений, которые когда-то считались почти бессмертными, и заменяет их более низкими кустарниками, которые могут использовать в своих интересах спорадические дожди и более высокие температуры.

Многие исследования задокументировали, как более жаркий и сухой мир вызывает перераспределение растений в горных регионах с умеренным климатом. Новое исследование Калифорнийского университета в Риверсайде документирует неожиданные способы, которыми растения в части пустыни Сонора делают то же самое.

«Растения меняются, но странным образом», — говорит Теса Мэдсен-Хепп, первый автор исследования и кандидат наук по эволюции и экологии UCR. «Мы думали, что большинство из них переместится на более высокие высоты с более низкими температурами. Но в то время как некоторые деревья на более низких высотах снижаются и смещаются вверх, мы также наблюдаем, как некоторые другие виды перемещаются вниз, к более жарким частям пустыни».

Кроме того, исследователи считают, что тенденции, которые они наблюдали, вероятно, сохранятся, несмотря на экстремальные осадки за последние несколько месяцев. «Это действительно потепление, вызывающее наибольший стресс для этих видов, и год дождя не смягчит долгосрочную траекторию засухи», — сказал Мэдсен-Хепп.

Опубликовано в журнале Функциональная экологияисследование не только документирует, как некоторые виды растений смещаются вниз по высоте, но и исследует физические характеристики этих растений, чтобы объяснить, почему происходит сдвиг.

Чтобы провести свои наблюдения, исследовательская группа посетила Исследовательский центр пустыни Бойд-Дип-Каньон, к югу от Палм-Дезерт, в 2019 году. Район исследований охватывает диапазон от пустыни до вершины горы высотой 8000 футов, по которому они путешествовали от вершины до подножия растений для отбора проб. . Эта же область ранее исследовалась экологами как в 1977, так и в 2008 году, что послужило основой для сравнения с более поздними результатами.

«Виды, которые мы обычно считаем довольно устойчивыми к стрессу, такие как калифорнийский можжевельник и кедровая сосна, сокращаются или смещаются вверх. — сказал Хепп. «В свои прежние низинные места перемещаются виды растений с более мелкой корневой системой, такие как ломкий кустарник, норный куст и окотильо».

В дополнение к корневой системе, которая не так сильно зависит от глубокой почвенной воды, которой становится все меньше, эти более короткие растения также могут расти быстрее и вкладывать меньше ресурсов в свои листья.

«Это более сорные виды. У них «более дешевые» листья с точки зрения затрат углерода на их производство, и они засухоустойчивые лиственные растения», — сказал Марко Спасоевич, старший автор и доцент кафедры эволюции, экологии и биологии организмов UCR.

«Другими словами, они могут сбрасывать листья, когда условия становятся слишком напряженными, и ждать, пока закончится засуха».

Растения, которые сохраняют свои листья круглый год, как правило, инвестируют в более толстые листья с более высоким содержанием углерода. Они находятся в невыгодном положении по сравнению с растениями, которые легче осыпаются. Когда растения сбрасывают листья, атмосфера больше не может вытягивать из них воду, что снижает потребность корней в восполнении потерянной воды.

«Стратегия «живи медленно умирай», которая раньше работала для растений в этой среде, больше не работает. Усиливающийся климатический стресс в и без того экстремальных условиях подталкивает их к их физиологическим порогам», — сказал Мэдсен-Хепп. . «Как только эти растения достигают своего предела, это уже невозможно исправить. Мы просто мало что можем сделать, чтобы вернуть их», — сказала она.

Команда также обнаружила, что, в отличие от экосистем с более умеренным климатом, более низкие пустынные возвышенности нагреваются быстрее, чем более высокие. Кустарники и кусты, которые берут верх, не обязательно растут с самых высоких точек пустыни. Это также низкорослые растения, которые в целом расширили свой ареал.

Приблизительно на 29 метров за десятилетие смещение диапазона вверх соответствует более высокому пределу глобальных скоростей перемещения растений в ответ на потепление климата. В среднем растения в регионах с умеренным климатом демонстрировали скорость смещения диапазона от 5 до 30 метров за десятилетие.

«Мы часто думаем о тундре как о предвестнике изменения климата. Арктические и альпийские экосистемы очень чувствительны. Мы видим здесь, что эта экосистема столь же чувствительна, если не более», — сказал Спасоевич. «И мы уже знаем, как уменьшить нагрузку на него. Это очень просто. Сокращение выбросов ископаемого топлива».