Эколого-эволюционные реакции костра кровельного на изменение климата: последствия для биологических инвазий

Реакция популяций, сообществ и экосистем растений на изменение климата — одна из важнейших тем современной экологии. Реакции интродуцированных видов могут быть особенно быстрыми. Согласно современным моделям, учитывающим температуру и осадки, риск инвазии костра кровельного (Bromus tectorum) на плато Колорадо в будущем невелик. Чтобы проверить этот прогноз, в течение четырёх лет мы проводили полевой эксперимент с повышением температуры на двух участках в юго-восточной части штата Юта и оценивали фенологию, биомассу и размножение костра кровельного. В дополнительном исследовании в теплице мы проверили, влияют ли изменения биомассы и репродуктивной продуктивности растений в полевых условиях на характеристики потомства. После влажной зимы и ранней весны в прогретых вариантах на обоих участках раньше начинались весенний рост, цветение и летнее старение растений; с повышением температуры сдвиг фенологических сроков увеличивался. Более раннее начало вегетации и ускоренное развитие сопровождались увеличением биомассы и репродуктивной продуктивности костра кровельного, вероятно, благодаря раннему весеннему росту, когда влажность почвы не ограничивала развитие, и удлинению вегетационного периода. Семена растений, выращенных на прогретых участках, имели большую массу, более высокую всхожесть и меньшую смертность, чем семена с контрольных участков. Однако в последующие два засушливых года различий в фенологии прогретых и контрольных растений не наблюдалось. Кроме того, в засушливые годы потепление в целом отрицательно влияло на биомассу и размножение костра кровельного; при максимальном прогреве это влияние было статистически значимым. Вопреки прогнозам моделей, согласно которым потепление климата на плато Колорадо должно отрицательно сказаться на костре кровельном, мы выявили более сложную картину: эффекты зависели от фоновых климатических условий и различались между участками. Полученные результаты подчёркивают, что при оценке демографических процессов у растений важно учитывать взаимодействие температуры и осадков, а также особенности конкретного участка, например текстуру почвы. Они имеют непосредственное значение для понимания динамики инвазии костра кровельного на плато Колорадо.