Моделирование распространения и обилия костреца кровельного и его реакции на изменение климата с учётом микроклимата почвы

Инвазии чужеродных однолетних злаков в системах с дефицитом воды приводят к деградации местных сообществ растений и животных и повышают риск пожаров. Особенности жизненного цикла инвазивных однолетних злаков обусловливают их высокую чувствительность к межгодовой изменчивости погодных условий. Однако существующие модели распространения и обилия, построенные на данных дистанционного зондирования, дают лишь общее представление о реакции видов на погодные условия, что затрудняет прогнозирование влияния изменения климата на уязвимость экосистем к инвазии. Мы рассчитали показатели, связанные с прорастанием (суммы скоростей прорастания), на основе механистических моделей прорастания и микроклимата почвы, чтобы количественно оценить благоприятность микроклимата почвы для укоренения и роста костреца кровельного (Bromus tectorum L.) на протяжении 30 лет на 2662 участках полынных степей западной части США. Наш подход, основанный только на четырёх биоклиматических показателях, предсказывал распространение костреца с точностью, сопоставимой с точностью предыдущих моделей, построенных по многолетним данным дистанционного зондирования. Показатели точности, полученные при тестировании на независимой выборке, свидетельствовали о хорошей способности модели предсказывать распространение вида (общая точность 72%), но о слабой способности объяснять закономерности его обилия (R = 0,22). Климатическая пригодность местообитаний для присутствия костреца зависела как от пространственной (средней), так и от временной (ежегодной аномалии) изменчивости осенних и весенних сумм скоростей прорастания. На участках со средними тёплыми и влажными почвами осенью и весной (с высокими суммами скоростей прорастания в эти периоды) прогнозировалось высокое обилие костреца. Межгодовая изменчивость осенних условий в почве сильнее влияла на присутствие и обилие костреца, чем весенние условия. Согласно нашей модели, изменение климата уже повлияло на распространение костреца: с 1989 по 2019 год площадь участков с пригодными микроклиматическими условиями увеличилась на 10–17% на склонах всех экспозиций в местообитаниях, расположенных на низких и средних высотах, тогда как на больших высотах (>2100 м) условия оставались неблагоприятными для костреца из-за холодных почв осенью и весной.2