Новое исследование поможет точнее прогнозировать состояние "травянистых" экосистем

Новое исследование доктора Кевина Уилкокса из Университета Северной Каролины в Гринсборо и его коллег поможет ученым лучше прогнозировать, как глобальные изменения — такие как засухи, пожары и волны жары — повлияют на здоровье и устойчивость травянистых экосистем Земли.

Статья, опубликованная 10 октября 2023 года в журнале Global Change Biology, предлагает ключевые шаги для улучшения математических моделей, прогнозирующих изменения саванн, прерий, лугов и арктических тундр нашей планеты.

"Лесные экосистемы, как правило, привлекают львиную долю общественного внимания, — сказал Уилкокс. — Но экосистемы, в которых доминирует нетравянистая растительность, составляют 40% поверхности суши Земли. Так что наше исследование играет важную роль в научном 'догонянии' для этих ландшафтов".

Травянистые экосистемы предоставляют людям множество необходимых ресурсов и услуг, включая производство продуктов питания, опылителей и секвестрацию углерода. Они также служат критически важной средой обитания для диких животных, таких как лоси и бизоны в Северной Америке.

Однако, если углубиться в способность человечества предсказывать, как эти экосистемы сохранятся в условиях предстоящих глобальных изменений, исследования сильно отстают от прогностических возможностей для лесов. Исследование Уилкокса в области моделей земных систем помогает сократить этот разрыв.

Ученые используют эти модели для имитации воздействия физических явлений, таких как засухи и волны жары, на ландшафты. Математические уравнения, составляющие эти модели, объединяются в тысячи строк компьютерного кода, которые в конечном итоге дают абстракцию реальности. Эти модели представляют широкий спектр экологических процессов, таких как проникновение дождя в почву, объедание листвы саванны насекомыми или гибель растений и животных из-за теплового стресса.

"Но если наши модели неточно представляют экологические процессы, их прогнозы бессмысленны", — сказал Уилкокс.

Важный аспект, который необходимо правильно отразить, по словам Уилкокса, — это постоянно меняющаяся природа этих травянистых систем.

"Мы не можем просто предполагать, что все основные компоненты экосистемы, такие как растительные сообщества, останутся неизменными по мере продолжения засух и волн жары".

Одной из самых больших проблем является то, как представлены травы. В настоящее время многие модели представляют травы либо как миниатюрные деревья, либо как "зеленую слизь", существующую на поверхности планеты. Авторы утверждают, что такое представление может быть одной из причин, по которой модели плохо соответствуют реальным наблюдениям в травянистых экосистемах.

"Более тесное сотрудничество между эмпириками и моделлерами также будет ключевым для улучшения динамики травянистых растений в рамках экосистемных моделей", — добавляет Уилкокс.

Внедрение этих изменений, по словам авторов, будет жизненно важным для помощи в разработке государственной политики и управления этими важными экосистемами в будущем, когда засухи и наводнения станут более частыми и экстремальными, нарушения, такие как пожары, — более серьезными, а антропогенное давление продолжится.