Модель мачтования деревьев поможет понять его влияние на экосистемы
Новые теоретические модели, проверенные реальными наблюдениями, позволят лучше понять влияние явления мачтования деревьев на экосистемы и пищевые сети.
Некоторые виды деревьев проходят через процесс мачтования — периодические циклы синхронизированного массового производства плодов и семян, за которыми следует гораздо более низкое производство в следующем году или в течение нескольких последующих лет. Исследователи из Университета Хоккайдо разработали новые компьютерные модели мачтования, которые, помимо прочего, могут помочь прогнозировать последствия изменения климата для лесов. Их работа опубликована в журнале Ecological Modelling.
Эффекты мачтования не включены в большинство широко используемых динамических моделей растительности. Чтобы восполнить этот пробел, Томомичи Като (Исследовательский факультет сельского хозяйства Университета Хоккайдо) и Леа Вэг (Национальный институт исследований окружающей среды) разработали четыре модели мачтования.
Избыточное производство семян во время мачтования накладывает значительные энергетические затраты на деревья, но считается, что этот механизм эволюционировал для выживания достаточного количества семян. Если у животных, питающихся семенами, возникает внезапный избыток предложения, они не могут съесть все, и достаточно семян останется для развития в саженцы.
«Наша модель может быть полезна для прогнозирования долгосрочной тенденции доступности пищи, такой как производство желудей, для диких животных», — говорит Вэг.
Мачтовые годы могут вызывать увеличение популяции грызунов, вспышки численности моли, клещей и болезни Лайма, оказывая значительное влияние на сложные взаимодействия между человеком и природой.
Модели были построены на комбинациях трех основных теорий мачтования, охватывающих:
Ресурсный бюджет деревьев
Ограничение пыльцы
Влияние погодных условий
Первоначальные версии моделей были сосредоточены на японском дубе (Quercus crispula), что позволило проверить прогнозы с помощью наблюдений в местном исследовательском центре в умеренном лесу, богатом дубами.
Результаты показали, что мачтовые годы могут влиять на смертность деревьев. Когда деревья направляют слишком много ресурсов на цветение и производство желудей, они могут не обеспечить ресурсы для других процессов, что увеличивает скорость гибели деревьев.
Из четырех моделей наилучшее соответствие реальным наблюдениям показала модель, сфокусированная на ресурсном бюджете и ограничении пыльцы.
«Наши модели можно легко адаптировать к другим видам, что делает их пригодными для применения по всему миру, например, для моделирования последствий изменения климата на мачтовые годы», — говорит Като.
Дальнейшее развитие модели первоначально охватит всю Японию и части Восточной Азии. Для более широкого применения исследователи будут искать возможности получения данных для валидации от коллег в США и Европе.