Ученые математически связали растения с климатом и почвами
Международная команда ученых при участии сотрудника биологического факультета МГУ выяснила, как признаки растений количественно зависят от почв и климата мест своего обитания. Оказалось, что почвенные параметры большей частью определяют признаки, связанные с запасанием ресурсов, а климатические – ростовые. Это открытие позволяет понять, как растения и экосистемы могут меняться в контексте глобальных изменений. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Современные математические модели позволяют описывать и предсказывать развитие самых разных объектов, в том числе экосистем. Последние сильно зависят от глобальных климатических изменений, а потому могут помочь в понимании того, по какому пути будет развиваться наша планета.
«Современные экологические исследования позволяют по-новому подойти к решению центральной проблемы экологии – ответу на вопрос, каковы механизмы формирования природных комплексов сосуществующих видов (сообществ), какова здесь роль различных факторов среды, – отметил один из авторов исследования, заведующий кафедрой экологии и географии растений биологического факультета МГУ Владимир Онипченко. – Без ответа на этот вопрос невозможно сохранить природные экосистемы Земли и их влияние на создание приемлемой для человека среды обитания».
Международная команда экологов и ботаников, в которую вошел Владимир Онипченко, собрала огромный массив данных о функциональных признаках растений, о почвах и климате в месте их произрастания. В финальную базу вошло 225 206 наблюдений 17 функциональных признаков 20 655 видов сосудистых растений со всей планеты и соответствующие им данные о 21 климатическом параметре и 107 характеристиках почвы.
При помощи биоинформатических подходов авторы смогли установить определенные закономерности взаимосвязей в экосистемах. Функциональные признаки делятся на две группы: размерные и ресурсные. При этом 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) – теми почвенными параметрами, что не зависят от климата. Некоторые признаки демонстрируют более тесную связь с одним фактором – например, высота растений и площадь листьев значимо больше в теплых и влажных условиях, как в тропиках, нежели в сухих, как пустыни, или холодных, как тундры; на некоторые признаки влияние оказывают обе группы факторов. Содержание тяжелого изотопа азота 15N, длина проводящего пучка и число производимых за сезон семян не продемонстрировали зависимость от климатических или почвенных факторов.
