Рослини-няні допомагають підтримувати високу різноманітність рослинних угруповань

Відео: Рослинні співтовариства

У деяких природних рослинних угруповань, особливо в посушливих напівпустельних районах, важливу роль відіграють види, звані "нянями" (Nurse species). Навколо рослин-нянь створюються умови, сприятливі для проростання насіння і розвитку проростків інших видів. Чи є опіками види рослин родичами своїх "нянь"? Аналіз складу співтовариств "середземноморської рослинності" на декількох континентах показав, що "няні" та їх "підопічні" родинними узами не пов`язані. Більш того, нерідко вони відносяться до груп, які виникли в різний час: наприклад, рослини, що з`явилися в щодо вологий третинний період, змогли вижити пізніше, в більш сухому кліматі четвертинного періоду, тільки завдяки заступництву "нянь", Які виникли пізніше, тобто еволюційно були набагато молодше за свої "підопічних". Філіпченкове різноманітність рослинних угруповань (присутність в них представників різних таксономічних груп) в довготривалій перспективі може якраз підтримуватися "опікою" одних видів над іншими.

У природних рослинних угруповань долини Теуакан (Центральна Мексика) домінують великі кактуси Neobuxbaumia tetetzo. А між ними розташовуються кущі Mimosa luisana, які були "нянями" для проростків цих самих кактусів. Але по ходу сукцесії кактуси починають домінувати. Фото A. Valiente-Banuet зі статті Peter D. Moore. Desert delights: the cactus Neobuxbaumia tetetzo.

Факт наявності конкуренції між виростають разом видами рослин, здається, сумнівів не викликає. Дискусії йдуть в основному про те, яким чином, не дивлячись на конкурентну боротьбу, в співтоваристві зберігається висока видове різноманіття. Одні дослідники вважають, що співіснування видів забезпечується перш за все розбіжністю їх по різних екологічних нішах. Інші вважають, що співіснують якраз ті види, які екологічно близькі.

Однак крім відносин конкурентних, що ведуть до взаємного обмеження різних видів, в спільнотах спостерігаються іноді і відносини позитивні, при яких рослини одного виду не тільки не перешкоджають росту інших рослин, а, навпаки, полегшують їх виростання. В англомовній літературі подібне одностороннє позитивний вплив називають "facilitation" - "полегшення".

Ціле скупчення рослин-нянь і їх "підопічних" в Сонорской пустелі в Арізоні (район Тусонскіх гір). Залізне дерево Olneya tesota своєю кроною дало притулок "зеленому дереву" Cercidium microphyllum (на передньому плані), а воно, у свою чергу, є нянею для проростків кактуса сагуаро (Carnegia gigantea). Втім, скоро кактуси переростуть своїх нянь. Фото з сайту desertmuseum.org

Найбільш яскравим прикладом служать рослини-няні, здатні поселятися в місцях з суворими фізичними умовами, наприклад на відкритих ділянках в пустелі або на високогір`ї, і створюють безпосередньо навколо себе середовище, яке сприяє зростанню інших рослин, особливо коли ті знаходяться на ранніх стадіях розвитку. Рослини-няні оберігають своїх "підопічних" від палючого сонця і від сильного вітру, сприяють формуванню грунту на піску і каменях, іноді збагачують середу азотом (якщо є представниками бобових), а часом і захищають їх від тварин-фітофагів.

Гігантський кактус сагуаро (він же цереус гігантський, Карнегі гігантська) Carnegia gigantea (зліва) і його "няня" - "зелене дерево" (Palo verde, як звуть його мексиканці) Cercidium microphyllum з сімейства бобових (праворуч). Обидва знімки з сайту rancholobos.com

Але чи сприяють рослини-няні підтримці високого видового різноманіття рослинних угруповань? На це питання спробували відповісти Альфонсо Вальенте-Банует (Alfonso Valiente-Banuet) з Відділу екології та біорізноманіття Національного автономного університету Мексики (Мехіко, Мексика) і Мігель Верду (Miguel Verdú-) з Центру по вивченню опустелювання (Валенсія, Іспанія). Дослідники звернули увагу на те, що в екосистемах середземноморського типу (крім Середземномор`я вони зустрічаються в Америці, Африці та Австралії) нерідко сусідять дерева і чагарники, які мають дуже різний еволюційний вік. Представники груп, що виникли у відносно вологий Третинний період (65-2 млн років тому), на стадії проростків нерідко виживають тільки під покровом рослин-нянь, що з`явилися в ході еволюції пізніше - в набагато більш сухий Четвертинний період (див. Також: The Quaternary Period), що почався приблизно 1,8 млн років тому. Перехід від Третинного періоду до четвертинного супроводжувався серйозними кліматичними змінами (це як раз час виникнення основних пустель). Багато рослин зіткнулися з вкрай несприятливими новими умовами, а деякі змогли вижити тільки завдяки "няням".

Молодий кактус сагуаро добре себе почуває під гілками своєї "няні" - "зеленого дерева" Cercidium microphyllum. Фото з сайту desertmuseum.org

наявність "інституту нянь" дозволяє запропонувати нове можливе пояснення високому філогенетичному різноманітності спільнот середземноморської рослинності, іншими словами - наявності в їх складі видів різного походження, з неспоріднених груп. Згідно з раніше висунутої гіпотези, різноманітність це підтримувалося конкуренцією, яка не допускала співіснування видів близьких, які займають подібні екологічні ніші, але допускала спільне виростання видів неспоріднених, екологічно сильно розрізняються.

Зліва: молодий кактус сагуаро виріс не під захистом "няні", А на відкритому місці, і ось результат - знизу він весь об`їдять чорнохвостий зайцем (Lepus californicus), послід якого видно на передньому плані-навряд чи цей кактус виживе. Справа: чорнохвостий заєць (Lepus californicus) не проти поласувати молодими кактусами, особливо коли вони не заховалися серед гілок своєї "няні". Фото з сайтів desertmuseum.org і animals.nationalgeographic.com

Автори обговорюваної роботи спробували з`ясувати, яка з гіпотез краще описує реальність. Для цього вони зібрали величезний матеріал по трьом товариствам пустельній рослинності в Мексиці і залучили опубліковані дані по спільнотам середземноморського типу в Європі, Африці та Австралії. У Мексиці вони провели повний облік дерев і чагарників за кількома розрізами і визначили місцезнаходження (близько рослини-няні або на відкритому просторі) 4984 молодих (висотою не більше 30 см) дерев`янистих рослин. Виділивши таким чином коло рослин, які перебувають під опікою "нянь", Вони проаналізували їх родинні стосунки.

Відео: Марла Співак: Чому зникають бджоли

Схема двох механізмів підтримки розвитку філогенезу різноманітності спільнот. зліва "полегшення": Пліч-о-пліч ростуть рослини-няні і опікувані рослини, що відносяться до неспоріднених груп. справа "конкуренція": В співтовариство також входять неспоріднені види, але відбувається це тому, що істотно розрізняються їх екологічні ніші. Тип просторового розміщення рослин різний в разі переважання того чи іншого механізму. при "полегшенні" (Наявності рослин-нянь) різні види утворюють спільні скупчення. А в разі конкуренції вони все як би відсунуті один від одного (шахове розподіл). З обговорюваної статті в Ecology Letters

За допомогою спеціальних комп`ютерних програм автори як би тасували всі види і брали з них випадкові вибірки, випадкові комбінації рослин-нянь і рослин-вихованців. Результати аналізу показали, що види, реально потрапляють під опіку одних і тих же рослин-нянь, частіше виявляються більш близькими родичами (і відповідно - більш близькими екологічно), ніж того слід було очікувати на основі випадкового комбінування.

Відео: Terence McKenna Sacred Plants as Guides російські субтитри

Филогенетические (родинні) відносини видів рослин, які фігурують в роботі. Назви самих видів не наведено з економії місця. Чорні гуртки по краю - види, що знаходяться під опікою рослин-нянь. Світлі гуртки - види, які не залежать від нянь. Легко помітити, що як види, опіками нянями, так і види, що ростуть самостійно, розташовуються на діаграмі не випадковим чином, а тісними групами, тобто є близькими родичами. З обговорюваної статті в Ecology Letters

Потім автори порівняли філіпченкове відстань (ступінь споріднення) між рослинами-нянями і опікуваними рослинами. Різниця виявилося досить значним і достовірно перевищує те, яке передбачалося виходячи з випадковою комбінації середнього віку рослин-нянь і рослин-вихованців.

Автори приходять до висновку про те, що "полегшення" і наявність рослин-нянь - важливий фактор, відповідальний за формування структури рослинних угруповань, по крайней мере в посушливих районах.