Биологическое разнообразие: природные водоемы содержат различные виды водорослей, служащих природными очистителями воды в реках и озерах. Это изображение под микроскопом показывает несколько видов водорослей, которые используются в исследованиях биологического разнообразия в университете Мичигана. Фото предоставлено Данутой Беннетт
Ученым давно известно, что экосистемы с содержанием большого количества различных видов растений , лучше удаляют загрязняющие вещества из воды и почвы, чем экосистемы с меньшим количеством видов растений, но до сих пор неизвестна причина этого.
Эколог Брэдли Кардинале, помощник профессора университета Мичиган,а провел исследовательскую работу по изучению связи между биологическим разнообразием водорослей и качеством воды, в результате которой он заявил, что раскрыл эту тайну.
В эксперименте Кардинале обнаружил, что водоемы с большим разнообразием водорослей были гораздо более эффективны в удалении нитратов, находящихся в удобрениях и сточных водах, чем водоемы с одним видом водорослей.
Это потому, что каждый вид водорослей занимает определенную «мини-среду», или нишу в водоеме. Так как биологическое разнообразие водорослей увеличивается, каждая ниша заполнена различными видами водорослей, биомасса увеличивается, и в более насыщенной среде обитания водоем может быть лучше очищен.
«Это первое исследование, которое показывает механизм, способствующий сохранению биологического разнообразия для лучшего качества воды. С помощью этого механизма были найдены доказательства причинно-следственной связи между биологическим разнообразием и качеством воды», - заявил Кардинале в пресс-релизе.
Чтобы выяснить это, Кардинале создал 150 миниатюрных моделей водных потоков в маленьких закрытых пластиковых каналах, имитирующих текущие реки и ручьи. В каждую модель искусственного ручья он добавил от одного до восьми различных видов водорослей, обычно встречающихся в ручьях и реках Северной Америки.
Затем он добавлял нитраты в систему и производил замеры скорости их удаления из воды. Кардинале обнаружил, что при увеличении количества видов водорослей увеличивается и скорость исчезновения нитратов. В среднем, в водном потоке с восемью видами водорослей нитраты исчезли в 4,5 раза быстрее, чем в потоке с одним видом.
При дальнейшем ходе эксперимента Кардинале создал модель «ручьев», в которых был только один тип среды обитания. При введении нескольких видов водорослей, один из их видов стал доминирующим и эффект удаления нитратов исчез. Это подтверждает идею, что «ниша перегородки» способствует биологическому разнообразию, а значит, и улучшению качества воды.
«Основным выводом этой работы является то, что естественность различных мест обитания довольно хорошо очищает окружающую среду от загрязняющих веществ наших отходов. Потеря биологического разнообразия в растительном мире из-за исчезновения видов могут поставить под угрозу способность планеты к самоочищению», - сказал Кардинале в пресс-релизе.
«Это всего лишь одно исследование, но оно является частью большого научного доказательства, которое в настоящее время четко указывает на то, что современное массовое вымирание видов отразится на жизни человечества в таких крупных проявлениях, что, возможно, поставит под угрозу само существование людей на земле», - добавил он.
Кардинале недавно предоставил команде из девяти исследователей анализ данных по биологическому разнообразию в природе, собранных за последние 20 лет и опубликованных в марте в специальном издании American Journal of Botany.
Анализ показал , как потеря биологического разнообразия растений может повлиять на экосистему Земли.
«Выживание почти каждого организма на этой планете зависит от растений, - прокомментировал Кардинале в пресс-релизе. - Если в биопроцессе, в котором присутствуют растения, при исчезновении видов будут допускаться компромиссы, то может деградировать одна из ключевых функций, необходимая для поддержания жизни на Земле».
Ученые проанализировали результаты 574 полевых и лабораторных исследований, проведенных на пяти континентах, в которых измерялась эффективность очищения окружающей среды растительными сообществами с различным количеством видов растений в них. Они обнаружили, что растительные сообщества с большим разнообразием видов на суше и в воде почти в 1,5 раза более производительны, чем общины с одним видом. Они также являются более эффективными при наборе питательных веществ и света.
«Это резюме дает неопровержимое доказательство тому, что при сокращении разнообразия растений и водорослей в экосистемах мира будет уменьшаться биомасса растений в природных экосистемах, и ухудшится их способность использовать биологически необходимые питательные вещества из почвы и воды, - заявил Кардинале. - Предварительные данные также свидетельствуют о том, что снижение разнообразия может уменьшить способность природных экосистем производить кислород и удалять углекислый газ из атмосферы».
Основываясь на выводах, исследователи предполагают, что небольшая потеря биоразнообразия может только оказать минимальное воздействие на экосистему, но, как только число вымерших видов достигнет критической точки, эффект может быть весьма драматичным.
Однако необходимы дополнительные исследования.
«Нам необходимо перевести полученные результаты от простых экспериментов в реальный мир, где все намного сложнее, - продолжил Кардинале. - В свою очередь, приближенность к природной среде значительно повысит нашу способность прогнозировать последствия исчезновения»
«После этого мы будем в состоянии вычислить число видов, необходимых для поддержания различных биопроцессов, - добавил он. - И это не означает потребность в этических или эстетических способах. Мы имеем в виду фактическое конкретное количество видов, необходимых для поддержания основных процессов жизнеобеспечения».
