Современные математические модели позволяют по данным о функциональных признаках растений понять историю экосистемы и даже строить прогностические модели, как экосистема будет меняться при смене условий среды. В эпоху глобального изменения климата такие модели крайне важны, однако пока они далеки от совершенства. Причина — нехватка количественных данных о том, как связаны факторы окружающей среды с функциональными признаками растений.
Международная команда экологов и ботаников, в которую вошёл заведующий кафедрой экологии и географии растений биологического факультета МГУ, профессор Владимир Гертрудович Онипченко, собрала огромный массив данных о функциональных признаках растений и привязанных к ним данных о почвах и климатических параметрах. В финальную базу данных вошло 225206 наблюдений 17 функциональных признаков 20655 видов сосудистых растений со всей планеты и отвечающие им данные о 21 климатическом параметре и 107 характеристиках почвы. Исследователи проанализировали полученную информацию с использованием биоинформатических методов и выявили, как связаны функциональные признаки растений с климатическими особенностями среды и характеристиками почвы.
В частности, с помощью метода анализа главных компонент (Principle component analysis) они установили, что функциональные признаки делятся на две группы: размерные и ресурсные. Причём первые (высота растения, площадь листа и др.) больше определяются климатическими факторами, а вторые (например, содержание азота и фосфора в листьях, содержание углерода на единицу сухой массы) — почвенными параметрами, которые не зависят от климата. В то же время на некоторые признаки, как оказалось, влияют и климат, и почва. Это, например, удельная площадь листьев, которая имеет большие значения во влажном климате и на богатых почвах, или же время прорастания и сохранения жизнеспособности семян, которые зависят как от сезонности климата, так и от содержания кислорода в почве — чем его меньше, тем дольше сохраняются семена.
Любопытно, что три из проанализированных признаков — содержание тяжёлого изотопа азота 15N, длина проводящего пучка (основного элемента проводящей системы растений) и число производимых за сезон семян — не продемонстрировали зависимость ни от климатических, ни от почвенных характеристик.
По мнению биологов, подобные экологические исследования могут помочь решению центральной проблемы экологии — поиску ответа на вопрос, каковы механизмы формирования природных комплексов сосуществующих видов (сообществ), без которых невозможно сохранить природные экосистемы Земли, а значит, создать приемлемую для человека среду обитания.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Nature».
По информации пресс-службы МГУ им. М. В. Ломоносова.
Комментарии к статье
* Учёные-натуралисты занимаются описанием природы и природных явлений, наблюдают за природой, ведут различного рода эксперименты. Среди натуралистов-классиков можно назвать Джозефа Пристли, Чарльза Дарвина, Карла Линнея, Жоржа Бюффона, Михаила Ломоносова, Николая Пржевальского и др.
