Питер Уорд - Эволюция будущего

Предсказания относительно возможности глобального потепления в течение следующих нескольких десятилетий и столетий сделаны на основании нескольких моделей, известных как Модели Общей Циркуляции (МОЦ). Отправной точкой этих моделей является предсказание о том, что количество двуокиси углерода в атмосфере в течение следующего столетия удвоится. Это удвоение, несомненно, окажет глубокое влияние на экологию, включая более значительное повышение температур в среднеширотных умеренных и внутриконтинентальных областях, чем в остальной части земного шара, уменьшение количества осадков в этих же самых среднеширотных областях и увеличение количества сильных штормов.

Такие изменения затронут всю биосферу, но будут оказывать наиболее явно выраженное воздействие на растительные сообщества. Поскольку накоплено достаточно много информации палеонтологического плана о том, как существовали виды и сообщества растений на протяжении резких изменений климата, которыми сопровождался конец ледникового периода в течение последних 18000 лет, есть некоторые основания для оптимизма в отношении того, что можно сделать разумные предположения, касающиеся грядущих изменений климата.

По мнению палеоботаников, к ближайшему будущему применимы четыре главных урока из недавнего прошлого. Во-первых, похоже, что на климатические изменения отвечают скорее отдельные виды, нежели целые сообщества. За последние 18000 лет видовой состав различных североамериканских лесов значительно изменился, хотя леса сами по себе сохранились. Общины и биомы в целом не отвечают на изменения климата, но вместо этого изменяют свой видовой состав. Во-вторых, ответы отдельных видов на изменение климата часто следуют с задержкой по времени. Особенно резкое изменение климата скорее истребит много видов растений, потому что они не способны распространяться семенами достаточно быстро, чтобы двигаться в одном темпе с изменениями. Например, тсуга канадская может распространяться семенами со скоростью 20-25 километров за столетие. Однако границы климатических поясов могут смещаться со скоростью более 300 километров за столетие.

Конечным результатом может быть локальное вымирание вида, если изменение климата было достаточно быстрым. Третья мысль состоит в том, что характер местных нарушений среды изменится вместе с изменением климата. Пожар – это одна из основных причин нарушения среды в современных лесных экосистемах; с изменением климата характер и частота крупных лесных пожаров также изменятся. Изменения в таких видах нарушений среды могут повлечь за собой больше изменений в экосистеме, чем само по себе изменение климата. В-четвёртых, похоже, что многократные изменения окружающей среды могут стать причиной непредсказуемых ответов со стороны экосистем. Если на данную экосистему оказывает воздействие достаточно много источников изменений, её ответы могут быть непредсказуемыми. Мы уже можем готовиться к тому, чтобы наблюдать образование наземных растительных сообществ, отличающихся от любых из них, существовавших в прошлом – но не путём образования новых видов (хотя это также может случиться), но путём появления нового состава в группах видов, у которых не было никаких аналогов в древних сообществах.

Другим фактором будет реакция растений на увеличенное содержание двуокиси углерода (CO 2) в атмосфере. Многие из растений в ответ на увеличенное содержание CO 2усиливают свою фотосинтетическую деятельность и темпы роста. Поэтому результатом увеличения содержания CO 2будут большая глобальная продуктивность растений, более быстрый рост и, возможно, увеличение размеров растений некоторых видов. С другой стороны, у растений существуют чёткие различия в их ответах на увеличение содержания CO 2. Некоторые растения (использующие ферментные системы, известные как C 4-путь фотосинтеза) уже сегодня насыщаются CO 2в современной атмосфере и не станут отвечать более быстрым ростом или продуктивностью, если содержание CO 2возрастёт глобально. Вторая, чаще встречающаяся группа растений (которая использует так называемый C 3-путь фотосинтеза) ответит на увеличение содержания CO 2усиленным ростом. Есть также и другие определяющие факторы. Растения, живущие в условиях сильного стресса, и те виды, что населяют сильно нарушенные среды обитания, продемонстрируют менее выраженный эффект, тогда как более устойчивые к стрессу виды растений добьются большего успеха. Возможно, не станет никакой неожиданностью, что победителями в новой, богатой CO 2окружающей среде, смогут стать сорные виды.

Хотя содержание CO 2будет оказывать существенное влияние на состав растительных сообществ и темпы роста, намного более существенным фактором, воздействующим на состав и рост растительного сообщества, будет доступность воды. У разных видов растений существует огромное количество вариантов проявления их способности противостоять засухе, поэтому будущий характер распределения влажности и выпадения осадков по земному шару больше всего затронет облик растительных сообществ. Поскольку глобальные изменения температуры затрагивают распределение влаги по планете, растения будут вынуждены приспосабливаться к быстро изменяющимся условиям.

В главе «Понимание выгод биологического разнообразия растений» из завершающего двадцатый век выпуска в серии бестселлеров «Состояние мира» (“The State of the World”) ботаник Джон Таксхилл заключил, что во влажных тропических лесах уже наблюдаются первые признаки изменения содержания двуокиси углерода. Таксхилл обращает внимание на то, что «темп круговорота» тропических лесов – темп замены старых деревьев более молодыми – неуклонно ускорялся, начиная с 1950-х годов. В результате изучаемые леса «омолаживаются» путём усиления доминирования короткоживущих деревьев и одревесневающих лиан, которые растут быстрее, чем высокие деревья с твёрдой древесиной, которые составляют старые климаксные сообщества. Такие тенденции способствуют радикальной смене в видовом составе тропического леса. Таксхилл также отмечает следующее:

Глобальные тенденции придают облик ботаническому миру, который больше всего поражает своей усиливающейся однородностью. Богато структурированное сочетание сообществ местных растений, которые эволюционировали на протяжении тысячелетий, всё более и более стирается, заменяемое обширными областями интенсивно культивируемых видов или переэксплуатированных пастбищ, землями, занятыми под поселения или промышленную деятельность, и вторичными местообитаниями, которые образованы короткоживущими «сорными», зачастую чужеродными видами.

Можем ли мы в таких условиях ожидать существенной будущей эволюции в лесных сообществах? Поскольку уже эволюционировало очень высокое разнообразие растений, вероятно, найдётся много видов, «преадаптированных» к новым условиям, которые определяются теперь глобальными изменениями в атмосфере. Конечно, можно рассуждать и выдумывать новые виды растений, эволюционирующих, чтобы воспользоваться преимуществами более высокого содержания двуокиси углерода, но действительность состоит в том, что в истощающихся лесах планеты может возникнуть очень немного новых эволюционных изменений.