Эксперимент длиной 72 года показал причины смены одних деревьев другими

Ученые из США изучали процессы сукцессии — последовательной смены одного биологического сообщества другим. Для своего исследования они воспользовались результатами полузабытых наблюдений, которые велись с 1916 по 1988 годы. Результаты исследования опубликованы в журнале Ecology.

Существует два подхода к изучению сукцессий. Согласно одному из них, смена биологических сообществ имеет предопределенную последовательность. В ней более простые и неприхотливые виды постепенно сменяются более конкурентоспособными и продуктивными, но избирательными к условиям существования.

Второй же подход предполагает, что сукцессия в основе своей процесс случайный. Конкретный природный участок при этом заселяется не какими-то определенными растениями, а абсолютно случайными, чьи семена волею вероятности оказались занесены сюда ветром или животными.

Группа исследователей под руководством Брайана Бума из Колорадского Университета попыталась выяснить, что же определяет сукцессию — случайность или предопределенность. А помог им в этом эксперимент, стартовавший в Национальном парке Глейшер-Бэй более 100 лет назад.

В 1916 году Уильям Купер приехал на совершенно голый участок грунта, с которого недавно сошел ледник. Эту «стартовую площадку» для своих наблюдений Купер разбил на квадраты площадью один квадратный метр. Раз в несколько лет ученый приезжал на Глэйшер-Бэй и подробно описывал состояние каждого участка. Сам Купер вел записи с 1916 по 1939 годы; c 1944 по 1988 годы его дело продолжал ученик Дональд Лоуренс.

Удивительно, но столь богатый набор данных так и не был никогда обработан и опубликован. Зато им воспользовались Брайан Бума со своими коллегами: они отправились в национальный парк и сумели найти участок, на котором их предшественники вели наблюдения. Бума даже сумел определить разметку квадратов по отдельным валунам и железным прутьям.

Проанализировав растительный покров на тех самых квадратах, ученые пришли к выводу, что сукцессия, по крайней мере с определенного момента, определялась случайными процессами. Теоретически предсказанная последовательность смены видов для данного участка была таковой: мхи, куропаточья трава, ольха, ситхинская ель, западная тсуга. Однако на разных квадратах произрастали ели, тсуги и ольха, выросшие примерно в одно и то же время. При этом разные породы деревьев практически не смешивались между собой.

Ученые полагают, что после образования травяного покрова формирование биологических сообществ определялось в основном случайными процессами. Деревья определенного вида, выраставшие на конкретных участках, образовывали сплошной лесной полог и не давали развиваться конкурирующим видам. Скорее всего эти деревья будут расти на своих участках неограниченно долго, если только другие виды не сменят их в результате пожара или схода лавины.

Несколько лет назад ученые определили, почему деревья разных видов и с различной толщиной ствола ломаются при одной и той же скорости ветра.