Новый подход к реконструкции экосистем прошлого на основе пыльцы и признаков растений

Исследователи объединили данные из двух баз данных, связав информацию о пыльце и ключевых признаках растений, чтобы повысить достоверность реконструкции экосистемных услуг прошлого.

Этот подход предоставляет новый инструмент для понимания того, какие полезные для человека функции выполняли растения за последние 21 000 лет и как эти услуги реагировали на антропогенные и климатические нарушения, включая засухи и пожары. Об этом заявил Томас Брюссель, постдокторант кафедры географии Университета Орегона.

Метод подробно описан в статье, опубликованной 13 января в журнале Frontiers in Ecology and Evolution.

Объединённая информация может помочь в принятии решений о сохранении экосистем, чтобы региональные управляющие могли поддерживать предоставление благ и услуг (например, защиту склонов от эрозии или очистку воды) на основе реакции растений на климатические изменения в прошлом.

История экосистемы может показать, что растения уже переживали подобные нарушения и могут продолжать процветать при правильных методах сохранения.

Данные пыльцевых кернов давно используются для изучения экологических изменений, вызванных климатом и пожарами. Комбинация записей о пыльце с признаками растений даёт картину того, насколько хорошо экосистемы функционировали в различных сценариях.

«Главный вывод этого исследования в том, что теперь мы можем быть уверены: преобразование данных о пыльце в информацию о процессах в экосистемах работает», — сказал Брюссель.

Исследование началось как proof-of-concept (доказательство концепции) в рамках новой области — функциональной палеоэкологии.

Для работы Брюссель и его соавтор Саймон Кристофер Брюэр объединили общедоступные данные:

• Поверхностные образцы пыльцы из Neotoma Paleoecology Database.
• Признаки растений (площадь листа, высота растения и масса семян) из Botanical Information and Ecology Network.

Результаты были ограничены растениями, произрастающими в экосистемах от Мексики до Канады, с использованием USDA PLANTS Database и перечня растений Мексики.

Итоговый набор данных для Северной Америки включает:

• Около 1300 отдельных участков.
• 9,5 млн измерений высоты растений для 2146 видов.
• 13 103 данных о площади листа для 1016 видов.
• 16 621 данных о массе семян для 3580 видов.

Эта информация даёт детальное представление о состоянии экосистем, что поможет изучать механизмы изменений в циклах углерода или воды, связанных с изменением климата.

«Прошлое хранит множество естественных экспериментов. Эти данные можно использовать как аналоги того, что может произойти в будущем», — отметил Брюссель.

В Университете Орегона Брюссель применяет свой подход для оценки потенциала сохранения мировых очагов биоразнообразия, где наблюдается сокращение видов из-за глобальных изменений.

«Моя конечная цель — создать список регионов, которые можно будет приоритизировать для сохранения, основываясь на том, насколько серьёзно деградировали их экосистемные услуги с течением времени», — сказал он.