Анализ глобальной популяции деревьев объясняет загадочные тенденции видового богатства

Локальное видовое богатство — количество видов, сосуществующих в локальном сообществе, — ключевой показатель биоразнообразия. Уже более 200 лет науке известно, что наибольшее число локальных видов обитает у экватора, а к средним и высоким широтам их количество снижается. Однако причины географических различий в локальном видовом богатстве остаются в значительной степени неизвестными.

Учёные из Университета Пердью провели исследование с участием 249 соавторов из более чем 50 стран. Они проанализировали базу данных беспрецедентного размера и детализации, чтобы понять географические вариации локального видового богатства деревьев в лесных регионах мира и причины этого глобального паттерна. Выяснилось, что на локальное видовое богатство влияет множество факторов, таких как рельеф, почва и антропогенное воздействие, особенно в тропиках.

«Обычно ожидалось, что температура и осадки — главные драйверы локального видового богатства и паттернов биоразнообразия. Однако один из сюрпризов, который мы обнаружили, особенно в тропическом регионе, заключается в том, что это на самом деле комбинация разных факторов», — отметил Цзинцзин Лян, соавтор исследования.

Исследование основано на 1.3 миллиона пробных площадок и данных о 55 миллионах деревьев из базы данных Global Forest Biodiversity Initiative и опубликовано в журнале Nature Ecology & Evolution.

Ключевые результаты

• Установлена чёткая широтная тенденция: в среднем 98 видов на гектар у экватора, снижение до стабильных ~4 видов на гектар на 50° северной и южной широты.
• Выявлены зоны максимального разнообразия: леса Амазонии (более 200 видов деревьев/га) и леса южно-центрального Чили (до 50 видов/га).
• Созданы высокодетализированные карты видового богатства и факторов, его ограничивающих, что является основой для оптимизации глобальных и локальных усилий по сохранению биоразнообразия.

Методология и платформа

Для обработки гигабайтов данных потребовались ресурсы суперкомпьютерных кластеров Университета Пердью. Ключевую роль сыграла веб-платформа Science-i, основанная Цзинцзином Ляном, которая обеспечила прозрачное, справедливое и эффективное сотрудничество международной команды. Треть соавторов исследования представляют традиционно недостаточно представленные регионы, такие как Африка и Южная Америка.

Значение и перспективы

Исследование помогает понять, как формируются естественные паттерны разнообразия и как на них влияет антропогенное воздействие. Использованный аналитический и модельный framework открывает возможности для решения более масштабных задач, например:

• Изучение изменений биоразнообразия во времени.
• Оценка влияния изменения климата на рост и выживаемость деревьев.
• Интеграция данных о разнообразии деревьев с данными акустического мониторинга животных (в рамках отдельного проекта при поддержке NASA).

Платформа Science-i позволяет учёным из развивающихся стран предлагать новые идеи и получать поддержку глобальной команды, преодолевая ограниченность локальных ресурсов.