ME&E: Приложение для растений помогает определить последствия изменения климата

Известно, что растения реагируют на сезонные изменения бутонизацией, листопадом и цветением. Поскольку изменение климата может привести к смещению этих так называемых фенологических стадий жизненного цикла растений, доступ к данным о фенологических изменениях — из разных мест и для разных растений — может быть использован для выводов о реальных последствиях изменения климата.

Однако для проведения такого анализа требуется большой объем данных, и сбор данных такого масштаба был бы немыслим без помощи гражданских ученых.

Проблема заключается в том, что качество данных страдает, когда все меньше людей участвуют в качестве гражданских ученых и прекращают сбор данных, — говорит первый автор исследования Карин Мора, научный сотрудник Лейпцигского университета и iDiv.

Мобильные приложения, такие как Flora Incognita, могут помочь решить эту проблему. Приложение позволяет пользователям идентифицировать неизвестные дикорастущие растения за считанные секунды.

Когда я фотографирую растение с помощью приложения, наблюдение записывается с указанием (точного) местоположения, а также отметкой времени, — объясняет соавтор Яна Вельдхен из Института биогеохимии Макса Планка (MPI-BGC), которая разработала приложение вместе с коллегами из ТУ Ильменау.

К настоящему времени собраны миллионы наблюдений за растениями из разных регионов.

Хотя спутниковые данные и фиксируют фенологию целых экосистем сверху, они не дают информации о процессах, происходящих на земле.

Растения демонстрируют синхронную реакцию

Исследователи разработали алгоритм, который опирается на данные почти 10 миллионов наблюдений за почти 3 000 видов растений, идентифицированных в период с 2018 по 2021 год в Германии пользователями Flora Incognita. Полученные данные показывают, что каждое отдельное растение имеет свой собственный цикл, когда оно начинает фазу цветения или роста. Кроме того, ученые смогли показать, что групповое поведение возникает на основе поведения отдельных особей. Из этого они смогли вывести экологические закономерности и изучить, как они меняются в зависимости от времени года. Например, экосистемы у рек отличаются от экосистем в горах, где фенологические события начинаются позже.

Алгоритм также учитывает склонность к наблюдениям пользователей Flora Incognita, сбор данных которых далеко не систематический. Например, пользователи фиксируют больше наблюдений в выходные дни и в густонаселенных районах.

Наш метод позволяет автоматически отделить эти эффекты от экологических закономерностей, — объясняет Карин Мора.

Меньшее количество наблюдений не обязательно означает, что мы не можем зафиксировать синхронизацию. Конечно, в середине зимы наблюдений очень мало, но и растений, которые можно наблюдать в это время, тоже очень мало.

Известно, что изменение климата приводит к сезонным сдвигам — например, весна наступает все раньше и раньше. Как это влияет на взаимоотношения между растениями и насекомыми-опылителями, а значит, потенциально и на продовольственную безопасность, еще предстоит изучить. Новый алгоритм теперь может быть использован для более точного анализа влияния этих изменений на растительный мир.

Результаты исследования опубликованы в издании Methods in Ecology and Evolution.

09.07.2024