Вторжение однолетних злаков в полынные степи: относительная роль климата, свойств почвы и биотических взаимодействий

Вторжение зимующих однолетних злаков, таких как костёр кровельный (Bromus tectorum), в полынные степи западной части США — классический пример биологической инвазии, на которую влияют многочисленные взаимодействующие климатические, почвенные и биотические факторы, хотя лишь в немногих исследованиях изучались все эти компоненты одновременно. На территории площадью 6000 км² в северной части Большого Бассейна мы оценили 100 климатических, почвенных и биотических факторов (численность функциональных групп и биоразнообразие) на каждом из 90 участков, охватывавших градиент инвазии от 0 до 100% покрова однолетних злаков. Сначала мы определили, какие биотические и абиотические факторы наиболее тесно связаны с однолетними злаками и каждой из местных функциональных групп. Затем с помощью регрессионного анализа и моделирования структурными уравнениями изучили взаимодействие экологических факторов и их влияние на численность однолетних злаков. Среди биотических взаимодействий мы выявили отрицательные связи между однолетними злаками и биоразнообразием, покровом многолетних злаков, видовым богатством местных растений, покровом биологической почвенной корки и плотностью кустарников. Покров многолетнего и однолетнего разнотравья, покров деревьев и микробная биомасса почвы напрямую с однолетними злаками связаны не были. Среди абиотических факторов покров однолетних злаков был тесно связан с климатом: он увеличивался с ростом температуры и засушливости, — но слабо зависел от характеристик почвы. Согласно модели структурными уравнениями, многолетние злаки и биоразнообразие отрицательно влияли на покров однолетних злаков; модель также учитывала отрицательное влияние более тёплого климата и положительное влияние подземных процессов на местные функциональные группы. Полученные результаты показывают относительную роль биотических взаимодействий и климата в распространении инвазивных видов; свойства почвы, по-видимому, теснее связаны с местной биотой, чем с инвазивными растениями.