Биологи из разных стран объединили усилия, чтобы собрать данные о важных адаптивных признаках пятой части деревьев Земли — более 13 тысяч видов. С помощью своей базы данных они выделили восемь крупных групп и отметили те черты растений, которые особенно актуальны в условиях меняющегося климата.
Дождевые леса — одна из самых богатых видовым разнообразием экосистем / © R. Butler
Биоразнообразие, то есть огромный спектр видов и жизненных форм, возникло в процессе эволюции и постоянно изменяется так, чтобы соответствовать условиям среды. Та не остается в долгу и тоже все время меняется, в том числе под воздействием жизни и деятельности человека, причем последний фактор становится все важнее. Поэтому ботаники со всего мира предприняли масштабное исследование функциональных признаков (functional traits) деревьев — оно опубликовано в новом выпуске Nature Communications.
Функциональные (или эколого-морфологические) признаки отражают стратегии адаптации растений и определяют то, как они реагируют на изменения окружающей среды. Такие признаки довольно универсальны, то есть их удобно описывать у самых разных растений. В последние годы функциональные признаки активно используют для изучения растительных сообществ.
Объектом исследования стали свыше 13 тысяч видов древесных растений со всего света. Они представляют более чем 2300 родов — это примерно пятая часть всех известных деревьев. Для каждого рассмотрели до 18 функциональных признаков, характеризующих листья и крону в целом, семена, кору (в том числе ее толщину), древесину и корень. В результате получилась самая большая в своем роде база данных.
«Эта база основана на замерах, выполненных в полевых условиях целым сообществом исследователей, — рассказал Петер М. ван Бодегом (Peter M. van Bodegom) из Лейденского университета (Нидерланды). — Они описывали свойства древесных видов в полях и лесах, руководствуясь похожими протоколами. Все это мы поместили в централизованную базу данных. Далее проводился статистический анализ, позволивший выделить в этих признаках паттерны».
Ученые обратились к методу главных компонент (PCA) и кластерному анализу, которые с легкостью выделяют группы в больших и очень больших данных. Это позволило выявить, какие признаки растения чаще сочетаются друг с другом и как одни из них влияют на другие. Биологи выделили восемь различных групп (кластеров), каждый из которых соответствует каким-то определенным аспектам строения или жизнедеятельности растения.
Некоторые из полученных групп деревьев довольно тривиальны — например, разделение хвойных и лиственных. Другие закономерности удалось выделить впервые: скажем, тесную связь приспособлений к режиму освещения с адаптациями к пожарам и засухе. Оказалось, некоторые виды лучше других переносят пожары — в том числе за счет толстой коры.
Полученные на основе такого большого объема данных экологические группы приобретают особое значение на фоне изменений климата. Действительно, сведение лесов, засухи и пожары встречаются все чаще, а лучше понимая экологию и разнообразие растений, нам проще предсказать поведение их сообществ. Тем более если речь идет о деревьях, которые долго растут, крупнее и сильно изменяют среду своего обитания.
