Новое исследование может помочь лучше прогнозировать здоровье и устойчивость «травянистых» экосистем

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

Статья, опубликовано 10 октября 2023 г. в Биология глобальных измененийпредставляет собой ключевые шаги вперед к совершенствованию математических моделей, прогнозирующих изменения в саваннах, прериях, лугах и арктических тундрах нашей планеты.

«Лесные экосистемы, как правило, получают львиную долю внимание общественности«Но экосистемы, в которых преобладает недревесная растительность, то есть «травянистые» экосистемы, составляют 40 процентов поверхности суши Земли. Таким образом, наши исследования играют важную научную роль в этих ландшафтах».

Травянистые экосистемы предоставляют людям множество необходимых ресурсов и услуг, включая производство продуктов питания, опылителей и связывание углерода. Они также служат критическая среда обитания для дикой природы, такой как лось и бизон в Северной Америке.

Тем не менее, если глубже изучить способность человечества предсказывать, как эти экосистемы будут сохраняться в условиях предстоящих глобальных изменений, исследования сильно отстают от возможностей прогнозирования лесов. Исследования Уилкокса по моделям системы Земли помогают устранить этот пробел.

Ученые используют эти модели для моделирования последствий физических явлений, таких как засухи и Тепловые волны, о пейзажах. Математические уравнения, составляющие эти модели, объединены в тысячи строк компьютерного кода, которые в конечном итоге обеспечивают абстракцию реальности. Эти модели представляют широкий спектр экологических процессов, таких как осадки, проникающие в почву, насекомые, уничтожающие листву саванны, или перегрев вызывая гибель растений и животных.

«Но если наши модели неточно отражают экологические процессы, их прогнозы бессмысленны», — сказал Уилкокс.

Важным аспектом, который нужно понять, объясняет Уилкокс, является постоянно меняющаяся природа этих травянистых систем.

«Мы не можем просто предположить, что все основные компоненты экосистемы, такие как растительные сообществаостанется неизменным, поскольку засухи и волны жары продолжают возникать».

Одна из самых больших проблем — то, как представлены травы. В настоящее время многие модели представляют травы либо в виде миниатюрных деревьев, либо в виде «зеленой слизи», существующей на поверхности планеты. Авторы говорят, что это представление может быть частью того, почему у моделей возникли проблемы с сопоставлением реальных наблюдений в травянистых экосистемах.

«Улучшение сотрудничества между эмпириками и разработчиками моделей также будет иметь ключевое значение для улучшения динамики травянистых растений в моделях экосистем», — добавляет Уилкокс.

По мнению авторов, реализация этих изменений будет иметь жизненно важное значение для оказания помощи в руководстве публичная политика и управление этими важными экосистемами в будущем, когда засухи и наводнения станут более частыми и сильными, такие нарушения, как пожары, станут более серьезными, а антропогенное давление продолжится.