Сохранение кустарников и повышение смертности злаков в ответ на засуху в засушливых экосистемах

В последние десятилетия засухи на юго-западе США приводили к массовой гибели лесов и злаковых сообществ. Это позволяет предположить, что вскоре изменятся растительные сообщества и экосистемы: местные популяции многолетних злаков будут вытесняться кустарниками и инвазивными растениями. Подобные процессы наблюдаются в засушливых и полузасушливых регионах по всему миру, однако способность предсказывать, какие виды будут чаще погибать из-за засухи в условиях изменения климата, пока ограничена. Мы исследовали гибель растений девяти доминирующих видов, вызванную метеорологической засухой, на пустынном плато Колорадо. Для этого в течение восьми лет подряд количество осадков в экспериментальных условиях сокращали на 35% круглый год. Участки заложили на территориях с различными типами растительных сообществ, почв и почвообразующих пород — всего 40 площадок на площади около 4500 км² в пустыне плато Колорадо. На протяжении всех восьми лет мы наблюдали примерно за 400 отдельными растениями и оценивали смертность в ответ на экспериментальное воздействие — у разных видов и в динамике. Также мы изучили влияние абиотических и биотических факторов участка на смертность. В целом повышенная смертность была обусловлена гибелью доминирующих видов злаков, в том числе Achnatherum hymenoides, Pleuraphis jamesii и Sporobolus cryptandrus. Реакция существенно менялась от года к году, тогда как доминирующие виды кустарников в целом были устойчивы к метеорологической засухе, вероятно, благодаря способности получать воду из глубоких слоёв почвы. Важно, что присутствие инвазивных видов сопровождалось повышенной смертностью независимо от экспериментального воздействия, а местные растения погибали даже при естественном уровне осадков. Это позволяет предположить, что недавние изменения климата уже отрицательно влияют на доминирующие виды в этих экосистемах. Результаты этого длительного эксперимента по моделированию засухи свидетельствуют о вероятных значительных изменениях видового состава сообществ и, как следствие, функционирования экосистем. Полученные данные также показывают, что в пустыне плато Колорадо местные виды многолетних злаков могут быть вытеснены кустарниками и инвазивными однолетними растениями.²