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, zespół naukowców kierowany przez José Montoyę (strona w języku francuskim), dyrektora ds. badań we francuskim Narodowym Centrum Badań Naukowych (CNRS), 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, 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.
Słowa kluczowe
FRAGCLIM, zmiana klimatu, fragmentacja siedliska, różnorodność biologiczna, połączony wpływ, ocieplenie, ekosystemy
