Плодоядные птицы не помогут большинству европейских растений сбежать от изменений климата
Однако специалисты выяснили, что семена 86 процентов видов европейских растений из Средиземноморья и умеренной зоны птицы переносят в южном направлении — то есть совсем не туда, куда этого требуют меняющиеся условия. Причина в том, что такие виды плодоносят с лета по раннюю зиму, когда пернатые движутся на юг. Лишь у 35 процентов видов растений семена вместе с птицами путешествуют весной на север.
Результаты исследования, опубликованного в статье для журнала Nature, позволят точнее предсказать судьбу европейских лесных сообществ в условиях климатических изменений.
По мере того, как Земля нагревается из-за антропогенных выбросов парниковых газов, климатические зоны постепенно смещаются в сторону полюсов и вверх по склонам. Живые организмы вынуждены сдвигать ареалы вслед за ними — только так они могут оставаться в привычных для себя условиях. По некоторым оценкам, средняя скорость, необходимая, чтобы убегать от климатических изменений, составляет 4,2 километра за десять лет. Однако представители многих биологических видов недостаточно мобильны и неспособны переселяться так быстро. Например, взрослые растения вообще не передвигаются и могут колонизировать новые территории лишь за счет распространения семян, которые, впрочем, в основном укореняются в пределах одного километра от родительского экземпляра.
В более выгодном положении находятся виды растений, чьи семена разносят птицы, особенно мигрирующие. Поедая ягоды и фрукты, пернатые глотают заключенные в мякоть семена, которые через некоторое время выходят с пометом — часто за много километров от места кормления. Кроме того, птицы могут переносить семена в зобе, на клюве, оперении и лапах. Все это позволяет растениям, практикующим орнитохорию, заселять отдаленные территории и даже добираться до изолированных островов в океане. Логично предположить, что и смещение ареалов в ответ на изменения климата идет у них быстрее.
Команда биологов под руководством Хуана Гонзалеса-Варо (Juan P. González-Varo) из Кадисского университета решила проверить, действительно ли распространение птицами позволяет растениям лучше приспосабливаться к сдвигам климатических зон. Исследователи сосредоточили внимание на тринадцати лесных сообществах. расположенных на территории Европы (шесть из них находятся в Средиземноморье и семь — в умеренном поясе). Для каждой территории ученые собрали данные о растениях, дающих ягоды или фрукты, и птицах, которые этими плодами питаются. В общей сложности в выборку попали 89 видов растений и 46 видов птиц.
Гонзалес-Варо и его коллеги предположили, что если европейское растение-орнитохор дает плоды в конце зимы или весной, то птицы, которые в это время года возвращаются с зимовок, перенесут его семена севернее. Это позволит данному виду расширить ареал на север, что и требуется в условиях роста глобальных температур. Однако осенью птицы летят на юг — и семена растений, которые плодоносят в это время года, будут распространяться к югу от родительских экземпляров. Такая ситуация только замедлит сдвиг ареалов этих видов в нужном направлении.
Проанализировав данные о фенологии выбранных видов на тринадцати участках, исследователи пришли к выводу, что отправляющиеся на зимовку птицы переносят в южном направлении семена 86 процентов растений из выборки. На север птицы распространяют семена лишь 35 процентов видов растений из выборки. Семена некоторых видов вместе с птицами путешествуют как на юг во время осенней миграции, так и на север во время весенней, поэтому итоговая сумма больше ста процентов. В Средиземноморье данное соотношение менее выражено, чем в умеренной зоне (80 процентов на 42 процента и 89 процентов на 29 процентов соответственно). Ученые также выяснили, что осенью взаимодействия между птицами и растениями из выборки происходят чаще, чем весной. А еще осенью в распространении семян участвует больше видов птиц, чем весной: 2,9 и 2,3 вида птиц на растение соответственно. Авторы отмечают, что полученные ими результаты не являются неожиданными, поскольку у большинства европейских растений пик плодоношения приходится на период с конца лета по начало зимы, когда птицы мигрируют на юг.
На следующем этапе Гонзалес-Варо с соавторами попытались выявить связь между систематическим положением растений из выборки и направлением, в котором птицы разносят их семена. Проанализировав данные о 81 виде растений, они выяснили, что между видами, семена которых распространяются на юг, мало общего. Однако виды, чьи семена путешествуют с птицами на север, с точки зрения филогенетики оказались друг другу намного ближе, причем как в Средиземноморье, так и в умеренной зоне. По словам авторов, это свидетельствует, что подобные виды появились в ограниченном числе эволюционных линий. Помимо относительного эволюционного родства, у таких растений есть ряд других общих черт, например, долгий период плодоношения (как у можжевельников Juniperus spp.) или позднее начало плодоношения, конец которого сдвигается на раннюю весну следующего года (у плющей Hedera spp.). Для сравнения, виды из группы, чьи семена отправляются с птицами на юг, дают плоды в течение короткого отрезка времени, который выпадает на диапазон с лета до ранней зимы. Авторы предполагают, что новые растительные сообщества, которые начнут появляться по мере сдвигов климатических зон, будут состоять из ограниченного числа видов, принадлежащих к нескольким эволюционным линиям и имеющих сходную фенологию.
Одни виды европейских мигрирующих птиц на зиму улетают в тропическую Африку, а другие зимуют в Южной Европе и Северной Африке. Гонзалес-Варо и его коллеги установили, что ближние мигранты из второй группы ответственны за большую часть распространения семян в северном направлении, как в Средиземноморье (98 процентов), так и в умеренной зоне (99 процентов). Авторы объясняют это тем, что в холодное время года в Южной Европе мало беспозвоночных, так что зимующим здесь птицам приходится переходить на ягоды и фрукты. Кроме того, такие ближние мигранты раньше начинают миграцию на север и успевают застать плодоношение некоторых растений, растянувшееся до весны.
Что касается конкретных видов птиц, то в средиземноморских лесах семена растений путешествуют на север в первую очередь со славками-черноголовками (Sylvia atricapilla), зарянками (Erithacus rubecula) и певчими дроздами (Turdus philomelos), а в умеренной зоне — с черными дроздами (T. merula), дроздами-дерябами (T. viscivorus) и дроздами-рябинниками (T. pilaris). Все эти птицы достаточно многочисленны, что позволяет надеяться, что хотя бы часть европейских видов растений сможет сместить ареал к северу в ответ на климатические изменения. Впрочем, этот механизм может начать давать сбои, поскольку из-за теплых зим и подкормки славки, зарянки и дрозды все чаще меняют маршруты миграций или переходят к оседлому образу жизни. Кроме того, некоторые из этих птиц являются объектами массовой охоты.
Животные и растения не могут убегать от климатических изменений вечно. В какой-то момент для них просто не останется места, куда можно было бы дополнительно сдвинуть ареал. Это касается арктических видов, которые живут на крайнем севере Евразии и Северной Америки, а также горных. Последние по мере роста температур поднимаются на все большие высоты, пока пространство для отступления не исчезает полностью. Вслед за этим вид вымирает. Ученые называют этот процесс «эскалатором вымирания». Лучше всего он описан на примере птиц из тропических Анд.