Прогнозирование влияния изменения климата на растения с помощью больших данных
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, впервые изучает жизненные циклы растений в глобальном масштабе с помощью уникальной базы данных, содержащей огромные массивы информации.
Методология и база данных
Ранее использование эмпирических данных для оценки распространения растительности ограничивалось локальными исследованиями. Новая база данных впервые объединила информацию о жизненных циклах примерно 235 000 видов (67% известных науке), собранную за последние 80 лет из различных источников по всему миру.
Однолетние vs многолетние растения
- Многолетние растения (живут более года) составляют большинство видов в природе. Они важны для экосистемы: смягчают изменение климата, предотвращают эрозию почв и наводнения.
- Однолетние растения (завершают жизненный цикл за один сезон) доминируют в сельском хозяйстве: занимают ~70% сельхозземель и составляют ~80% потребляемой человеком пищи, так как эффективнее производят семена (источник углеводов и белков).
Ключевые открытия
- Климатический фактор: Однолетники распространены в регионах с особенно жарким и засушливым летом, а не просто в местах с низким среднегодовым количеством осадков. Например, их доля выше в Калифорнии, чем в пустыне Чиуауа, из-за более сухого лета в Калифорнии.
- Пересмотр распространённости: Глобальная доля однолетних растений оказалась менее 6%, что более чем в два раза ниже прежней научной оценки (~12%).
- Прогноз на будущее: Модель исследователей предсказывает, что в течение трёх десятилетий доля однолетников увеличится примерно в 70% регионов мира из-за усиления антропогенного воздействия. Это может нанести вред окружающей среде, поскольку однолетники менее эффективно, чем многолетники, сокращают уровень CO2 в атмосфере.
Значение исследования
Как отметил ведущий автор, д-р Нив ДеМалах из Еврейского университета в Иерусалиме:
- Объяснение истории: Исследование помогает понять, почему сельское хозяйство зародилось на Ближнем Востоке — регионе с уникально высокой долей однолетников из-за подходящих климатических условий.
- Прогноз для будущего: Человечество стало самым влиятельным фактором на планете. Его воздействие изменяет дикую растительность, что, в свою очередь, повлияет на жизнь людей.
- Вызов для сельского хозяйства: Одна из главных задач XXI века — накормить миллиарды людей с минимальным ущербом для среды. Идут активные попытки перехода к более экологичным многолетним культурам, но сегодня они всё ещё менее продуктивны, чем однолетние.
Исследование провели: д-р Нив ДеМалах (Еврейский университет Иерусалима), проф. Итай Майроз (Тель-Авивский университет) и д-р Тайлер Поппенвимер (бывший постдок, ныне исследователь в FDA).