Войти
Альпийская флора в Логан-Пасс, Национальный парк Глейшер, в Монтана, США: альпийские растения - одна группа, которая, как ожидается, будет очень восприимчива к воздействиям изменения климата Изменение климата - это любое значительное долгосрочное изменение в ожидаемый образец, будь то из-за естественной изменчивости или в результате деятельности человека. Условия окружающей среды играют ключевую роль в определении функции и распределения растений в сочетании с другими факторами. Известно, что изменения в долгосрочных условиях окружающей среды, которые могут быть сформулированы в совокупности изменение климата, оказали огромное влияние на существующие модели разнообразия растений; в будущем ожидаются дальнейшие воздействия. Прогнозируется, что изменение климата останется одним из основных факторов биоразнообразия в будущем. Действия человека в настоящее время вызывают шестое крупное массовое вымирание, которое видела наша Земля, изменяя распространение и численность многих растений.
Австралийский Тропический лес : экосистема, площадь которой, как известно, значительно сократилась за последнее геологическое время, как в результате климатических изменений. 
Карта глобального распределения растительности во время последнего ледникового максимума Земля испытала постоянно меняющийся климат. mate со времени появления растений. По сравнению с сегодняшним днем, в этой истории Земля была холоднее, теплее, суше и влажнее, а концентрации CO. 2 (двуокиси углерода ) были как выше, так и ниже. Эти изменения отражены в постоянно меняющейся растительности, например, в лесных сообществах, доминирующих на большей части территории в межледниковый период, и в травянистых сообществах, доминировавших в течение ледниковые периоды. Было показано, что прошлые климатические изменения были основной движущей силой процессов видообразования и исчезновения. Самый известный пример этого - Обрушение тропических лесов каменноугольного периода, которое произошло 350 миллионов лет назад. Это событие привело к уничтожению популяций амфибий и стимулировало эволюцию рептилий.
В настоящее время наблюдается значительный интерес и исследования в отношении феномена недавних антропогенных климатических изменений, или глобальное потепление. Основное внимание уделяется выявлению нынешних воздействий изменения климата на биоразнообразие и прогнозированию этих воздействий на будущее.
Изменение климатических переменных, относящихся к функциям и распространению растений, включает увеличение CO. 2 концентраций, повышение глобальной температуры, изменение режима осадков и изменение характера «экстремальных» погодных явлений, таких как как циклоны, пожары или штормы. Сильно изменчивое распределение видов стало результатом различных моделей с переменными биоклиматическими изменениями.
Поскольку отдельные растения и, следовательно, виды могут функционировать только физиологически и успешно завершать свои жизненные циклы в условиях конкретные условия окружающей среды (в идеале в пределах их подмножества), изменения климата, вероятно, окажут значительное влияние на растения от уровня отдельного человека до уровня экосистемы или биома.
Недавнее повышение концентрации CO 2.CO2в атмосфере неуклонно растет на протяжении более двух столетий. Повышение концентрации CO 2 в атмосфере влияет на то, как растения фотосинтезируют, что приводит к увеличению эффективности использования воды растениями, увеличению фотосинтетической способности и увеличению роста. Повышенное содержание CO 2 связано с «утолщением растительности», которое влияет на структуру и функцию растений сообщества. В зависимости от окружающей среды существуют разные реакции на повышенный уровень CO 2 в атмосфере между основными «функциональными типами» растений, такими как C3 и C4 растения, или более или менее древесными видами; который может, среди прочего, изменить конкуренцию между этими группами. Повышенное содержание CO 2 может также привести к увеличению отношения углерода: азота в листьях растений или к другим аспектам химического состава листьев, возможно, к изменению питания травоядных. Исследования показывают, что удвоенные концентрации CO 2 покажут увеличение фотосинтеза у растений C3, но не у растений C4. Однако также показано, что растения C4 способны выдерживать засуху лучше, чем растения C3.
Глобальная годовая аномалия температуры поверхности в 2005 г. по сравнению со средним значением за 1951-1980 гг. Повышение температуры увеличивает скорость многих физиологических процессов, таких как фотосинтез в растениях, до верхнего предела, в зависимости от вида растения. Это увеличение фотосинтеза и других физиологических процессов вызвано увеличением скорости химических реакций и примерно удвоением скорости превращения ферментативных продуктов на каждые 10 ° C повышения температуры. Экстремальные температуры могут быть вредными, когда выходят за физиологические пределы растения, что в конечном итоге приведет к более высокой скорости высыхания.
Одна из распространенных среди ученых гипотез состоит в том, что чем теплее территория, тем выше разнообразие растений. Эту гипотезу можно наблюдать в природе, где более высокое биоразнообразие растений часто расположено на определенных широтах (что часто коррелирует с конкретным климатом / температурой).
Тенденции осадков в США, от период 1901–2005 гг. В некоторых областях за последнее столетие количество осадков увеличилось, в то время как некоторые области высохли. Поскольку водоснабжение имеет решающее значение для роста растений, оно играет ключевую роль в определении распределения растений. Прогнозируется, что изменения в осадков будут менее согласованными, чем для температуры, и более изменчивыми между регионами, при этом прогнозируется, что некоторые области станут более влажными, а некоторые - гораздо более засушливыми. Изменение доступности воды покажет прямую корреляцию со скоростью роста и сохранением видов растений в этом регионе.
При менее постоянных и более интенсивных дождях доступность воды будет иметь прямое влияние на влажность почвы в районе. Снижение влажности почвы отрицательно скажется на росте растений, изменяя динамику экосистемы в целом. Растения зависят не только от общего количества осадков в течение вегетационного периода, но также от интенсивности и величины каждого выпадения дождя.
Экологические переменные действуют не изолированно, а в сочетании с другими такие нагрузки, как деградация среды обитания, потеря среды обитания и внедрение экзотических видов, которые потенциально могут быть инвазивными. Предполагается, что эти другие движущие силы изменения биоразнообразия будут действовать в синергии с изменением климата, увеличивая давление на виды в целях выживания. По мере того, как эти изменения складываются, наши экосистемы в целом, по прогнозам, будут сильно отличаться от сегодняшних.
Сосна, представляющая подъем на 105 м за период 1915–1974 гг. Нипфьеллет, Швеция Если климатические факторы, такие как температура и осадки, изменяются в регионе, выходящем за пределы допуска для вида фенотипической пластичности, то распределение виды могут быть неизбежны. Уже есть свидетельства того, что виды растений меняют свои ареалы по высоте и широте в ответ на изменение регионального климата. Тем не менее, трудно предсказать, как ареалы видов изменятся в ответ на климат, и отделить эти изменения от всех других антропогенных изменений окружающей среды, таких как эвтрофикация, кислотный дождь и разрушение среды обитания.
По сравнению с зарегистрированными темпами миграции видов растений в прошлом, быстрые темпы текущих изменений могут не только изменить распределение видов, но и сделать многие виды неспособными следовать климату, к которому они адаптировались. Условия окружающей среды, необходимые для некоторых видов, например, обитающих в альпийских регионах, могут полностью исчезнуть. Результатом этих изменений, вероятно, будет быстрое увеличение риска исчезновения. Адаптация к новым условиям также может иметь большое значение для реакции растений.
Прогнозирование риска исчезновения растений однако это не так просто. Оценки, проведенные в отдельные периоды быстрых климатических изменений в прошлом, показали, например, относительно небольшое вымирание видов в некоторых регионах. Знания о том, как виды могут адаптироваться или сохраняться перед лицом быстрых изменений, все еще относительно ограничены.
Изменения в пригодности среды обитания для вида приводят к изменениям в распределении не только за счет изменения ареала, которую вид может переносить физиологически, но и за счет того, насколько эффективно он может конкурировать с другими растениями в этой зоне. Таким образом, изменения в составе сообществ также являются ожидаемым результатом изменения климата.
Buffelgrass (Cenchrus ciliaris) - это инвазивные виды по всему миру, которые вытесняют местные виды. Изменение климата, вызванное деятельностью человека и рост в инвазивные виды напрямую связаны через изменение экосистем. Эта взаимосвязь примечательна тем, что изменение климата и инвазивные виды также рассматриваются USDA как две из четырех основных причин глобальной утраты биоразнообразия.Время фенологических событий, таких как цветение, часто связано с переменными окружающей средой, такими как температура. Поэтому ожидается, что изменение окружающей среды приведет к изменениям в событиях жизненного цикла, и это было зарегистрировано для многих видов растений. Эти изменения могут привести к асинхронности между видами или к изменению конкуренции между растениями. Например, время цветения у британских растений изменилось, что привело к однолетним растениям, цветущим раньше, чем многолетним растениям, а растения, опыляемые насекомыми, цветут раньше, чем растения, опыляемые ветром; с потенциальными экологическими последствиями. В недавно опубликованном исследовании использовались данные, записанные писателем и естествоиспытателем Генри Дэвидом Торо, чтобы подтвердить влияние изменения климата на фенологию некоторых видов в районе Конкорда, Массачусетс.
Видовое богатство и однородность видов играют ключевую роль в том, насколько быстро и продуктивно экосистема может адаптироваться к изменениям. Увеличивая вероятность узкого места популяции из-за более экстремальных погодных явлений, генетическое разнообразие в популяции резко уменьшится. Поскольку генетическое разнообразие является основным фактором, способствующим развитию экосистемы, экосистема будет гораздо более восприимчива к уничтожению, поскольку каждый человек будет похож на другой. Отсутствие генетических мутаций и уменьшение видового разнообразия значительно увеличивает вероятность исчезновения.
Изменение окружающей среды подвергает растение стрессу, чтобы увеличить его фенотипическую пластичность, вызывая виды будут меняться быстрее, чем предполагалось. Эти пластиковые реакции помогут растениям реагировать на быстро меняющиеся условия окружающей среды. Понимание того, как местные виды изменяются в ответ на окружающую среду, поможет сделать выводы о том, как будут реагировать мутуалистические отношения.
Все виды, вероятно, будут напрямую затронуты изменениями в условиях окружающей среды, описанных выше, а также косвенно через их взаимодействия с другими видами. Хотя прямые воздействия легче предсказать и концептуализировать, вполне вероятно, что косвенные воздействия не менее важны для определения реакции растений на изменение климата. Виды, распространение которых изменяется в результате изменения климата, могут «вторгаться» в ареал других видов или «подвергаться вторжению», например, создавая новые конкурентные отношения или изменяя другие процессы, такие как связывание углерода.
В В Европе температура и атмосферные осадки, вызванные изменением климата, могут косвенно повлиять на определенные группы населения. Повышение температуры и отсутствие осадков приводят к образованию различных пойм рек, что сокращает популяцию людей, чувствительных к риску наводнений.
Ассортимент симбиотических грибов, связанных с корнями растений, может напрямую измениться в результате изменения климата, что приводит к изменению распространения растений.
Новая трава может разрастаться по региону, изменяя режим пожара и значительно изменяя видовой состав.
Патоген или паразит могут изменить свое взаимодействие с растением, например, патогенный гриб становится все более распространенным в районе, где увеличивается количество осадков.
Повышение температуры может позволить травоядным животным распространиться дальше в альпийские регионы, что значительно повлияет на состав альпийских травяных полей.
Объединенные природные и человеческие системы работают как системы, влияющие на изменения в широких пространственных и временных масштабах, которые обычно рассматривается как косвенное воздействие изменения климата. Это особенно верно при анализе систем перелива. Экологический фактор # Социально-экономические факторы
Виды по-разному реагируют на изменение климата. Различия в распределении, фенологии и численности видов неизбежно приведут к изменениям относительной численности видов и их взаимодействий. Эти изменения будут влиять на структуру и функции экосистем. Характер миграции птиц уже показывает, что они быстрее летят на юг и быстрее возвращаются, что со временем может повлиять на всю экосистему. Если птицы улетят раньше, это со временем снизит скорость опыления некоторых растений. Наблюдение за миграциями птиц является еще одним свидетельством изменения климата, которое приведет к тому, что растения будут цвести в разное время.
Поскольку некоторые виды растений имеют недостаток в более теплом климате, их насекомые-травоядные также могут страдать. ударить. Температура напрямую влияет на разнообразие, устойчивость и выживаемость как растений, так и их насекомых-травоядных. По мере того, как количество этих насекомых-травоядных сокращается, количество видов, поедающих этих насекомых, будет расти. Это каскадное событие нанесет ущерб нашей Земле и тому, как мы смотрим на природу сегодня.
Точные прогнозы будущих воздействий изменения климата на разнообразие растений имеют решающее значение для разработки стратегий сохранения. Эти прогнозы во многом основаны на биоинформатических стратегиях, включающих моделирование отдельных видов, групп видов, таких как «функциональные типы», сообщества, экосистемы или биомы. Они также могут включать моделирование наблюдаемых видов в окружающей среде ниш или наблюдаемых физиологических процессов.
Хотя моделирование полезно, оно имеет множество ограничений. Во-первых, существует неопределенность в отношении будущих уровней выбросов парниковых газов, вызывающих изменение климата, и значительная неопределенность в моделировании того, как это повлияет на другие аспекты климата, такие как местные осадки или температуры. Для большинства видов важность конкретных климатических переменных в определении распространения (например, минимальное количество осадков или максимальная температура) неизвестна. Также трудно понять, какие аспекты конкретной климатической переменной являются наиболее биологически значимыми, например, средняя по сравнению с максимальной или минимальной температурой. Экологические процессы, такие как взаимодействие между видами, скорость распространения и расстояния, также по своей сути сложны, что еще больше усложняет прогнозы.
Улучшение моделей - активная область исследований, при этом новые модели пытаются учитывать такие факторы, как особенности жизненного цикла видов или такие процессы, как миграция, при прогнозировании изменений в распределении; хотя признаются возможные компромиссы между региональной точностью и общностью.
Также прогнозируется, что изменение климата будет взаимодействовать с другими факторами изменения биоразнообразия, такими как разрушение и фрагментация среды обитания или интродукция чужеродных видов. Эти угрозы могут действовать в синергии, увеличивая риск исчезновения по сравнению с тем, что наблюдалось в периоды резких изменений климата в прошлом.
