Odkrywanie powiązań między ociepleniem klimatu a fragmentacją siedlisk
Zmiana klimatu i fragmentacja naturalnych siedlisk to dwa z największych współczesnych zagrożeń dla różnorodności biologicznej. Jednak pomimo wielu badań nad ich skutkami nadal istnieje fundamentalna luka w wiedzy w zakresie zrozumienia i przewidywania połączonych skutków działania tych czynników. W ramach projektu FRAGCLIM, finansowanego ze środków Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie), zespół naukowców kierowany przez José Montoyę(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (strona w języku francuskim), dyrektora ds. badań we francuskim Narodowym Centrum Badań Naukowych (CNRS)(odnośnik otworzy się w nowym oknie), opracował nową teorię na temat ekologicznych konsekwencji tych globalnych zagrożeń dla złożonych zbiorowisk biologicznych, którą następnie przetestował w serii eksperymentów. „Nasza nowa teoria pomaga w prognozowaniu wpływu ocieplenia i fragmentacji siedlisk na wielogatunkowe zbiorowiska i funkcjonowanie ekosystemów”, mówi Montoya, koordynator projektu FRAGCLIM.
Opracowanie nowej teorii
Nowe ramy teoretyczne opracowane w ramach projektu FRAGCLIM mają na celu przewidywanie połączonego wpływu ocieplenia klimatu i fragmentacji siedlisk na różnorodność biologiczną, dynamikę w zbiorowiskach i funkcjonowanie ekosystemów. Pozwalają one w łatwy i precyzyjny sposób przewidywać wpływ ocieplenia klimatu na strukturę i stabilność zbiorowiska, określać, które parametry biologiczne są najbardziej wrażliwe na ocieplenie, i weryfikować sprzeczne wyniki uzyskane podczas wcześniejszych doświadczeń. Zespół opracował również nowy model sieci pokarmowej na potrzeby badania stabilności ekosystemów w obliczu utraty siedlisk.
Badania doświadczalne
Słuszność niektórych z założeń nowej teorii została sprawdzona w drodze doświadczeń z wykorzystaniem mezokosmosów – kontrolowanych eksperymentów w warunkach polowych, które mają na celu naśladowanie warunków panujących w świecie przyrody – oraz serii doświadczeń laboratoryjnych. W laboratorium zespół badał wpływ ocieplenia na dynamikę i oddziaływania między kilkoma gatunkami glonów i zooplanktonem, który się nimi żywi. Badanie prowadzone było w inkubatorach zawierających wodę o temperaturze od 14 do prawie 40 stopni Celsjusza. Mezokosmosy zawierały ponad 2 000 litrów wody, wypełnionej złożonym zbiorowiskiem fitoplanktonu i zooplanktonu pochodzącego z okolicznych jezior. „Odpowiednio modyfikowaliśmy parametry związane z ociepleniem i fragmentacją, tak że łącznie stworzyliśmy 48 mezokosmosów podzielonych na trzy zestawy po cztery zbiorniki odpowiadające czterem eksperymentalnym zabiegom”, wyjaśnia Montoya. Badania doświadczalne trwały trzy lata, a w tym czasie naukowcy mierzyli różnorodność i liczebność gatunków oraz poziomy troficzne – pozycję organizmów w sieci pokarmowej – a także wykonywali codzienne pomiary szeregu funkcji ekosystemowych, w szczególności sekwestracji i uwalniania dwutlenku węgla.
Wyniki i plany na przyszłość
Projekt zaowocował wieloma nowatorskimi, niejednokrotnie sprzecznymi z intuicją, potencjalnymi rezultatami. „Ogólnie rzecz biorąc, opracowaliśmy nowe ramy koncepcyjne, aby zrozumieć i przewidzieć ekologiczno-ewolucyjne skutki ocieplania się i fragmentacji siedlisk, a także wzajemnego oddziaływania tych czynników w systemach wielogatunkowych”, dodaje Montoya. „Wykazaliśmy, w jaki sposób ocieplenie i fragmentacja oddzielnie mogą wpływać na presję selekcyjną, a także na wielkość, strukturę i łączność populacji, gatunków wchodzących ze sobą w interakcje oraz bardziej złożonych zbiorowisk”. Projekt ten doprowadził do przeprowadzenia kilku ważnych badań. Jedno z nich, opublikowane na łamach czasopisma PNAS w 2021 roku(odnośnik otworzy się w nowym oknie), przyniosło przełomowe odkrycia w dziedzinie wpływu zmiany klimatu na znaczenie różnorodności biologicznej dla funkcjonowania ekosystemów. Dowiedziono w nim, że większa zmienność środowiska powoduje, że różnorodność biologiczna staje się ważniejsza dla funkcjonowania ekosystemu niż w środowiskach cechujących się stałymi warunkami. Kolejne opracowanie, które wkrótce zostanie złożone do publikacji, dotyczy badań nad połączonym wpływem ocieplenia klimatu i fragmentacji siedlisk na ekosystemy. „Pokazujemy, że w różnych skalach przestrzennych fragmentacja ma większy wpływ na różnorodność biologiczną fitoplanktonu niż ocieplenie, co podważa powszechnie przyjęte założenie”, zaznacza Montoya.
