Мачта — это плоды лесных деревьев и кустарников , например желуди и другие орехи . [1] Этот термин происходит от древнеанглийского mæst , означающего орехи лесных деревьев, которые накапливаются на земле, особенно те, которые исторически использовались для откорма домашних свиней , а также в качестве пищевых ресурсов для дикой природы. [2] [3] Известно, что в асезонных тропиках Юго-Восточной Азии целые леса, включая сотни видов деревьев и кустарников, растут с нерегулярными периодами в 2–12 лет. [4] [5]
В более широком смысле, мачтой считаются съедобные вегетативные или репродуктивные части древесных видов растений, т.е. деревьев и кустарников, которые дикая природа и некоторые домашние животные потребляют в качестве источника пищи. Мачта образуется в больших количествах во время длительных, но регулярно повторяющихся фенологических событий, известных как мачтовый засев или мачтинг. [6] Такие события представляют собой явления на популяционном уровне, предположительно вызванные широким спектром факторов, в зависимости от задействованных видов растений, включая доступность питательных веществ, экономию за счет масштаба , погодные условия и форму насыщения хищников . [7] В свою очередь, эти импульсы мачтинга способствуют реализации многих функций и динамики на уровне экосистемы. [5]
.jpg/1280px-Quercus_coccifera_(acorns).jpg)
Мачту можно разделить на два основных типа: жесткая мачта и мягкая мачта. Такие породы деревьев, как дуб , гикори и бук, образуют твердую мачту — желуди , орехи гикори и буковые орехи. [5] Традиционно свиней отпускали в лес для откорма на этой форме мачты в рамках практики, известной как паннаж . [8] Другие виды деревьев и кустарников, такие как малина , черника и шиповник , дают мягкую мачту . [9]
Посев мачты (или размножение мачты) определяется как весьма изменчивое ежегодное производство фруктов популяцией деревьев или кустарников. [8] Эти периодические импульсы производства продуктов питания определяют функции на уровне экосистем и динамику лесов. [10] Разница между годом мачтового посева и годом немачтового посева может составлять тысячи желудей, орехов гикори, буковых орехов и т. д. [2] Мачтовый посев преимущественно происходит у ветроопыляемых пород деревьев, но наблюдались и такие случаи. у трав и диптерокарпов . [8] [5]
Гипотезы эволюции мачтового посева можно в целом разделить на три категории: экономия за счет масштаба, сопоставление ресурсов и непосредственные сигналы (например, погода). [11]
Гипотеза насыщения хищников утверждает, что популяции хищников можно эффективно контролировать из года в год с помощью непостоянных порций пищи, предоставляемой их добычей. Было высказано предположение, что для хищников растительных сообществ, добычей которых являются плоды и семена, производимые растениями, примером этой стратегии может быть периодический посев мачты. Производство чрезмерного количества фруктов и семян в годы мачтного посева может привести к перенасыщению семенных хищников до такой степени, что небольшая часть семян может избежать потребления, в то время как отсутствие производства семян удерживает популяцию хищников на низком уровне в последующие годы. [12] В растительных сообществах с местным изобилием плодоядных животных большие выбросы семян могут эффективно превзойти хищничество семян и повысить шансы на успешное укоренение семян в будущих сезонах. [5]
Гипотеза эффективности опыления предполагает, что мачтовый посев может оптимизировать успешное опыление и, следовательно, оплодотворение, если все особи в популяции репродуктивно синхронизированы. [13] Эта гипотеза особенно актуальна для ветроопыляемых видов, к которым относятся многие мачтовые семенные виды. Обе гипотезы основаны на предположении, что большие и переменные репродуктивные усилия более эффективны, чем небольшие, последовательные репродуктивные усилия, [5] [7] , что в конечном итоге приводит к более высокой приспособленности мачтовой популяции. [5]
Гипотеза соответствия ресурсов утверждает, что воспроизводство зависит от наличия ресурсов, необходимых для воспроизводства, что часто является дорогостоящим с энергетической и питательной точки зрения действием. [8] К основным лимитирующим ресурсам относятся вода, углерод в форме неструктурных углеводов и питательные вещества, такие как азот и фосфор. [7] Было показано, что эти ресурсы истощаются после массового посева нескольких видов. [7]
Погода классифицируется как непосредственный фактор мачтового посева, а это означает, что в сочетании с ресурсами и экономией за счет масштаба различные погодные параметры могут влиять на вероятность мачтового посева в любой конкретный сезон. [7] Влияние местной погоды на посев мачты сильно варьируется в зависимости от вида и географического положения. Было показано, что для некоторых видов дуба на посев мачты влияют региональные погодные факторы на фенологию ; [14] такие сигналы включали весеннюю температуру, летнюю засуху и весенние заморозки . [14] Эти погодные переменные связаны с критическими периодами для созревания и оплодотворения плодов.
Посев мачты обеспечивает обильный источник пищи не только для диких животных, но также для домашних животных и животных, склонных к взрывному росту популяции, таких как мыши , крысы и горностаи , популяция которых может значительно увеличиться в течение мачтного года, будучи сокращена из-за нехватки пищи в предыдущие немачтовые годы. [2] В свою очередь, это повышает вероятность того, что птицы впоследствии станут жертвами вредителей, [15] или что крысы вторгнутся на близлежащие поля, что называется « крысиным наводнением ». [16]
Было доказано, что мачтовый посев оказывает как положительное, так и отрицательное воздействие на экосистемы. Примером этого является белоногая мышь . [10] Когда происходит засев мачты, популяция белоногих мышей также увеличивается, что, как было показано, в свою очередь, приводит к увеличению случаев болезни Лайма , поскольку эти мыши являются хозяевами клещей , основного переносчика болезни. Положительным эффектом увеличения популяции белоногих мышей является то, что они охотятся на непарного шелкопряда , который является основным лесным вредителем на востоке Соединенных Штатов. [10]
Взаимодействие между нарушением пожара и посевом мачты является ключом к возобновлению ели белой и последующей динамике насаждений в бореальном смешаном лесу. Питерс и др. (2005) [17] обнаружили значительно более высокую плотность ели белой в насаждениях, возникших в результате пожаров, совпавших с мачтовыми годами, чем в результате пожаров, совпавших с годами малошишных культур. Отмечая, что предыдущие исследования оценивали период от трех до пяти лет для восстановления ели белой после пожара до того, как ухудшение семенного ложа закрыло его, Peters et al. (2005) [17] привели три линии доказательств в поддержку своего утверждения о том, что важность взаимодействия пожара с мачтовым годом зависит от быстрого разрушения семенного ложа, даже в течение одного года после пожара. Быстрое разрушение семенного ложа, вероятно, усилит эффект мачтового года для ели белой по сравнению с видами, которые в меньшей степени зависят от недолговечных, вызывающих нарушения микроучастков регенерации. Ограничение семян, а также ухудшение семенного ложа влияют на возрастную структуру ели белой. Влияние мачтового года на плотность ели белой длительно; Спустя 40 лет после пожара мачтовые пожары по-прежнему имели в 2,5 раза большую регенерацию ели, чем немачтовые пожары. [17]
Взаимодействие мачтного посева, климата и роста деревьев оказывает заметное влияние на хронологию годичных колец , и у многих пород деревьев в мачтовые годы наблюдалось снижение роста. [18] [19]
Многие мачтовые семенные виды считаются основными видами . [20] Прогнозирование того, как интенсивность и частота посева мачты может измениться в результате изменения климата, поможет исследователям определить изменения в доступности пищевых ресурсов для динамики дикой природы и лесов. [21] [6] За последнее столетие посев мачты стал более изменчивым во всем мире, [22] хотя причины этих долгосрочных изменений в посеве мачты полностью не определены. Например, в Европе интенсивность мачтового засева, по-видимому, связана с режимом Североатлантического колебания , [23] [24] , а в тропической Южной Азии мачтовые явления, по-видимому, связаны с Эль-Ниньо-Южным колебанием . [25]
