Экосистема африканского финбоша побеждает конкурентов с помощью очень тонких корней

Финбош — это совокупность уникальных сообществ, образованных засухоустойчивыми кустарниками и занимающих сотни километров на Юго-Западном побережье ЮАР. Это одна из «горячих точек» глобального растительного разнообразия.

Здешняя флора насчитывает семь тысяч видов, что за пределами тропиков огромная редкость. Большинство из них это эндемики, которые произрастают исключительно на этом небольшом участке Южной Африки.

Уникальным финбош делает и его приспособленность к регулярным пожарам. Кустарники и другие растения многократно сгорали и полностью восстанавливались на выжженной почве еще задолго до появления здесь человека. Пожары связаны с постоянной потерей необходимых растениям веществ, так что ограничивающим фактором в жизни местного растительного мира считают недостаток элементов питания, в том числе азота.

Удивительно, но совсем рядом с финбошем здесь, на юге Африки, есть и совершенно другие экосистемы. Это образованные высокими деревьями леса умеренного пояса, которые кажутся полной противоположностью регулярно сгорающим зарослям кустарников. Видов здесь в десять раз меньше, а круговорот веществ устроен совсем иначе. Такой лес после пожара не восстановится, а для финбоша это норма и даже необходимость.

Один из авторов новой статьи в Proceedings of National Academy of Sciences Минчжэнь Лю (Mingzhen Lu) удивляется резким контрастом на границе сообществ, которые он изучает. «Летом в финбоше тебя обжигает палящим солнцем, но стоит сделать один шаг — и вот ты уже в лесу, погружен в холод и влажность, даже видишь мох на деревьях. Словно рубильник переключается между двумя положениями, из нуля в единицу…» — говорит ученый.

Более века ученые пытались понять, как такие разные сообщества уживаются рядом, при этом сохраняя очень четкую границу. Тем более что горные породы и метеорологические условия здесь полностью совпадают.

Международный коллектив ученых исследовал финбош и окрестности четыре года. На сорока опытных площадках они проводили различные эксперименты, изменяя условия минерального питания и конкуренции между растениями.

Чтобы объяснить этот парадокс, ученые использовали еще и теорию игр. Они сделали вывод, что эти экосистемы соответствуют двум различным стабильным состояниям растительности на этой территории. Биологи сравнивают это с двумя агрегатными состояниями воды — льдом и жидкостью.

Но главным открытием стали именно обнаруженные у многих растений финбоша особые корни, самые тонкие из известных биологам. Они развились у представителей местной флоры для лучшего усвоения элементов питания, прежде всего азота.

У соседних лесов корни намного более толстые и потому менее эффективные. В то же время деревьям и, прежде всего, их проросткам нужно очень много минералов. Поэтому попадающие в почву финбоша семена просто не могут выдержать конкуренцию за элементы питания и гибнут. Именно это наряду с особыми приспособлениями к пожарам определяет устойчивость финбоша и его четкие границы.

Эту научную статью уже называют «открывающей новую область исследований». В ней убедительно показано, что биологическое сообщество способно активно изменять среду своего обитания и конкурировать с другими сообществами как единое целое.