Водно-болотные угодья являются важными экосистемами, которые обеспечивают различные экологические функции, включая связывание углерода, очистку воды, регулирование климата и поддержание биоразнообразия. По мере усиления глобального потепления экологические факторы, такие как изменения в осадках, колебания уровня грунтовых вод, а также изменения влажности и солености почвы, оказывают глубокое влияние на структуру и функции растительных сообществ водно-болотных угодий.

Недавно исследовательская группа во главе с профессором Хань Гуансюанем из Яньтайского института исследований прибрежной зоны Китайской академии наук (CAS) провела серию исследований на полевом наблюдательном и исследовательском участке дельты реки Хуанхэ прибрежной экосистемы водно-болотных угодий CAS.

Их исследования включали эксперименты, в которых манипулировали генотипическим богатством Phragmites australis, моделировали изменения осадков, регулировали уровень грунтовых вод и изучали динамику почвенного органического углерода (SOC) при различных типах растительности. Недавнее исследование было опубликовано в Глобальная экология и охрана природы.

Используя станцию полевых наблюдений и исследований дельты реки Хуанхэ, исследователи провели обычный садовый эксперимент, чтобы изучить взаимосвязь между генотипическим богатством Phragmites australis и многофункциональностью экосистемы. Результаты показали, что в прибрежных водно-болотных угодьях дельты реки Хуанхэ генотипическое богатство P. australis по-разному влияет на различные функции экосистемы (ЭФ).

Примечательно, что это оказало существенное негативное влияние на бактериальное богатство почвы. Дальнейший анализ показал, что по мере увеличения генотипического богатства средний индекс многофункциональности экосистем демонстрирует тенденцию к снижению, вероятно, из-за межгенотипической конкуренции, которая снижает общую многофункциональность экосистемы.

Более того, при различных пороговых значениях функционирования экосистемы (т.е. при доле функциональных показателей, достигающих своих максимальных значений, установленных на уровне 20%, 40% и 60%), более высокое генотипическое богатство способствовало большему числу функциональных показателей к достижению их максимальных значений. Однако при более высоком пороговом уровне (80%) увеличение генотипического богатства привело к снижению числа показателей функционирования экосистем, достигающих максимальных значений.

Это говорит о том, что увеличение генотипического богатства растений может ослабить многофункциональность экосистемы, поэтому следует тщательно оценивать потенциальные последствия внедрения новых генотипов, чтобы избежать нарушения функций экосистемы.

В трехлетнем исследовании (2020–2022 гг.) с использованием платформы для манипулирования градиентом осадков отслеживался чистый обмен CO₂ (NEE) в экосистеме и состав растений (многолетние и однолетние). Результаты показали, что водно-болотные угодья постоянно функционируют как поглотитель CO₂ (NEE < 0). Изменения засоленности почвы, вызванные колебаниями осадков, сыграли решающую роль в изменении состава растений.

Многолетние растения, такие как Phragmites australis и Imperata cylindrica, процветали с увеличением количества осадков, увеличивая биомассу и NEE. И наоборот, уменьшение количества осадков вызывало стресс засоленности почвы, что позволяло доминировать солеустойчивым однолетним растениям, таким как Suaeda salsa и Tripolium pannonicum. Однако эти однолетние растения имели меньшую биомассу, что привело к снижению первичной продуктивности и NEE.

В целом, в исследовании подчеркивается, как осадки влияют на состав растений и NEE, что дает представление об экологическом управлении водно-болотными угодьями.

Наблюдения с экспериментальной платформы, контролируемой подземными водами, показывают, что распределение биомассы в растительных сообществах водно-болотных угодий в основном зависит от доминирующих видов. По мере уменьшения глубины грунтовых вод электропроводность почвы увеличивается, разнообразие растений уменьшается, и доминирующие виды смещаются от Phragmites australis (тростник обыкновенный) к Suaeda salsa.

Более низкий уровень грунтовых вод приводит к повышению засоленности почвы и повышению уровня питательных веществ, что побуждает растения выделять больше биомассы в надземные сооружения для получения конкурентного преимущества. Это увеличение надземной биомассы связано с уменьшением разнообразия растений и изменениями в видовом составе.

Исследование, основанное на четырех зонах растительности в приливных водно-болотных угодьях дельты Желтой реки, выявило значительные различия в уровнях SOC между типами растительности. Илистые отмели с преобладанием сальсы Суаэда демонстрируют самый высокий SOC, в то время как районы с преобладанием Phragmites australis имеют самый низкий.

Вариации SOC в пределах глубины 1 метра также были отмечены для разных типов растительности. Анализ Мантел и моделирование структурными уравнениями (SEM) показывают, что содержание воды в почве (SWC) регулирует уровни SOC, влияя на тип растительности.