Климат и почва определяют распространение признаков растений

Впервые они показали, что такие характеристики, как размер, структура и продолжительность жизни растений, зависят от климата и свойств почвы. Выводы, полученные на основе этого, могут иметь решающее значение для улучшения моделей системы Земля с учетом роли разнообразия растений.

Разнообразие форм и функций растений можно описать с точки зрения морфологических, физиологических и биохимических характеристик. Ранее было показано, что признаки разных видов делятся на две основные категории, в рамках которых каждое растение должно поддерживать баланс: во-первых, размер; и во-вторых, экономия обмена веществ. В недавнем исследовании Природа, экология и эволюция, Группа исследователей впервые подтвердила, используя значительно расширенный глобальный набор данных по 17 признакам растений, что эти две основные категории применимы ко всем растениям, изученным во всем мире.

В размерной категории у растений, среди прочего, есть баланс между высотой, размером листьев и размером семян. На эти характеристики также влияют гидравлические компоненты водного транспорта растений. Категория экономики описывает, насколько быстро и эффективно растение получает энергию и биомассу за счет фотосинтеза, сбалансированного с тем, как долго оно выживает. Эта категория определяется измеряемыми характеристиками, такими как структура и состав листьев с точки зрения площади листа, а также их элементный состав (азот, фосфор и углерод). Команда показала, что жизненные стратегии видов растений, собранные во всем мире в базе данных TRY, хорошо объясняются этими двумя основными категориями.

Проанализированы характеристики более 20000 видов.

На характеристики растений влияют внешние факторы, такие как климат, почвенные условия и вмешательство человека. Пока не удалось определить, какие факторы являются решающими на глобальном уровне. Чтобы ответить на этот вопрос, исследовательская группа во главе с Юлией Йосвиг из Цюрихского университета и Института биогеохимии Макса Планка в Йене проанализировала характеристики более 20 000 видов. В анализ была включена информация о климате и почвенных условиях в месте нахождения каждого растения.

«Наше исследование ясно демонстрирует, что особенности растений во всем мире можно объяснить совместным воздействием климата и почвы», – сказал Йосвиг, добавив: «Это говорит о том, что аспекты изменения климата и эрозии почвы, которые возникают в результате изменения землепользования, например, следует исследовать вместе ».

Многие из описанных здесь взаимосвязей были уже известны из небольших местных исследований. «Но тот факт, что эти процессы теперь можно продемонстрировать глобально и количественно оценить их значение, является важной вехой», – добавляет профессор Мигель Махеча из Лейпцигского университета. «Исследования такого рода могут служить ориентиром для глобальных моделей системы Земли, чтобы представить сложное взаимодействие климата, почвы и биоразнообразия, что является важной предпосылкой для будущих прогнозов», – добавляет Махеча.

Как и ожидалось, исследование показывает, как высота видов растений изменяется по широте из-за различий в климате. Однако хозяйственные особенности растений не показывают этого градиента. Аналогичным образом, качество почвы лишь частично зависит от климата, поэтому в информации о почве присутствует компонент, не зависящий от широты. Джозвиг и ее коллеги показывают, что эта информация о почве также имеет отношение к экономическим характеристикам. Помимо климата, к почвообразующим факторам относятся организмы, живущие в почве, геология и топография и, конечно же, время. Глобальные изменения влияют на климат, организмы и в некоторой степени на топографию. Таким образом, исследование предполагает, что необходимо изучить глобальные риски для жизни растений, особенно в связи с изменением климата и эрозией почвы.