Полная карта разнообразия деревьев мира
Биоразнообразие — один из самых ценных ресурсов Земли. Однако для большинства мест в мире у учёных есть лишь фрагментарные данные о нём. Исследователи из Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия (iDiv) и Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге (MLU) создали из разрозненных данных мировую карту биоразнообразия, показывающую количество видов деревьев. С её помощью учёные смогли определить, что управляет глобальным распределением видового богатства деревьев. Климат играет центральную роль, однако количество видов в конкретном регионе также зависит от пространственного масштаба наблюдения. Новый подход может помочь улучшить глобальные усилия по сохранению природы.
Исследователи знают очень мало о том, почему одни регионы богаты видами, а другие — нет. Текущие знания основаны на разрозненных локальных исследованиях и полны пробелов, особенно в тропиках, где биоразнообразие может быть особенно высоким. Комплексное обследование всей планеты невозможно.
«Нам нужно не просто посчитать деревья, но и определить, к каким видам они относятся, — объясняет ведущий автор исследования доктор Петр Кейл. — В тропиках на одном гектаре можно найти сотни разных видов деревьев. Их можно определить только на месте. Поэтому большинство районов не обследованы на биологическое разнообразие — и, вероятно, никогда не будут».
Несмотря на фрагментарные данные, Кейл и его соавтор профессор Джонатан Чейз решили создать мировую карту видового богатства деревьев. Они собрали более 1000 списков видов деревьев — как с небольших исследованных лесных участков, так и по целым странам. Для расчёта числа видов деревьев на обширных «белых пятнах» карты исследователи разработали статистическую модель. Она объединяет доступную информацию по участкам с данными на уровне стран, а также интегрирует установленные данные об окружающей среде, такие как климат. Результатом стала полная карта биоразнообразия во всех лесных районах мира.
«Это было похоже на пазл из 1000 деталей, у которого у нас было всего несколько кусочков, и мы даже не знали, какая должна получиться большая картина, — говорит Джонатан Чейз. — С помощью нашего подхода мы смогли вычислить недостающие фрагменты и собрать пазл».
Используя новый метод, исследователи могут рассчитать количество видов деревьев для территорий разного размера — от заповедника до целого континента. Это позволило им изучить причины вариаций разнообразия деревьев на Земле. Их анализ показал, что климат является наиболее важным фактором; наибольшее количество видов деревьев можно найти в жарких и влажных тропиках. Однако количество видов деревьев также варьируется в разных регионах с одинаковым климатом, иногда весьма существенно. Например, в южном Китае исследователи обнаружили гораздо большее разнообразие, чем в других регионах с похожим климатом.
Важно, что то, насколько «дополнительное» разнообразие встречается в таких местах, как Китай, зависит от масштаба наблюдения. «Если вы стоите в лесу и считаете количество видов вокруг себя, вы можете даже не заметить разницу между Китаем и другими климатически похожими районами. Однако, когда вы перемещаетесь с одного участка на другой и суммируете виды, наблюдаемые на многих участках, разница действительно становится очевидной», — говорит Джонатан Чейз.
Это различие между соседними участками называется бета-разнообразием. В пределах более крупного региона оно приводит к высокой общей видовой насыщенности. Кейл и Чейз показали в своём анализе, что этот показатель разнообразия особенно высок в сухих (а не влажных) тропиках, особенно в горных районах, таких как южный Китай, Мексика или Эфиопское нагорье. Одной из причин этого высокого бета-разнообразия могут быть события геологического прошлого, такие как ледниковые периоды. «Во время последнего оледенения деревья могли выжить только в горных долинах, и разные популяции оказались изолированы друг от друга, — объясняет Петр Кейл. — Если вы стоите сегодня в одной из этих долин, вы видите среднее количество видов деревьев. Но если вы переберётесь через хребет и спуститесь в соседнюю долину, вы найдёте другие виды деревьев, и ещё другие — в следующей долине».
Модель учёных может быть полезна для разработки стратегий сохранения природы, особенно в лесах, где разнообразие деревьев не подвергалось сильному влиянию человека. Например, в случае с горами Китая недостаточно защищать только одну долину; именно разнообразие разных долин придаёт этому району высокую биологическую ценность. «Чтобы по-настоящему понять и защитить биоразнообразие, мы должны одновременно смотреть на локальный и региональный масштаб, — говорит Кейл. — То есть нам нужна как перспектива натуралиста, стоящего в лесу, так и общая картина целой страны. Наш подход теперь это позволяет».