Профессор UA Брайан Энквист и постдокторант Шон Микалец вместе с сотрудниками Донглианг Ченг из Фуцзянского педагогического университета в Китае и Дрю Керкхофф из колледжа Кеньон в Гамбиере, штат Огайо, объединили новую математическую теорию с данными из более чем 1000 лесов по всему миру, чтобы показать этот климат имеет относительно незначительное прямое влияние на чистую первичную продуктивность или количество биомассы, которую растения производят за счет сбора солнечного света, воды и углекислого газа.Результаты будут доступны в виде предварительной онлайн-публикации в журнале Nature 20 июля.«Фундаментальное предположение наших моделей для понимания того, как климат влияет на функционирование экосистем, состоит в том, что температура и осадки напрямую влияют на то, насколько быстро растения могут поглощать и использовать углекислый газ», — сказал Энквист, профессор кафедры экологии и эволюционной биологии UA Исследовательская лаборатория провела исследование.«По сути, считается, что теплая и влажная среда позволяет метаболизму растений протекать быстро, в то время как холодная и сухая среда замедляет метаболизм и, следовательно, снижает производство биомассы в экосистемах», — сказал он. «Это предположение имеет смысл, поскольку мы знаем из бесчисленных экспериментов, что температура и вода контролируют скорость роста растений.
Однако в применении к масштабу целых экосистем это предположение кажется неверным».Чтобы проверить предположение о масштабе экосистем, команда разработала новую математическую теорию, которая оценивает относительную важность нескольких гипотетических факторов чистой первичной продуктивности. Затем эта теория была оценена с использованием огромного нового набора данных, собранных из более чем 1000 различных участков леса по всему миру.Анализ выявил новую общую математическую зависимость, которая определяет глобальные вариации чистой первичной продуктивности наземных экосистем.
Команда обнаружила, что размер растений и возраст растений контролируют большую часть вариаций продуктивности растений, а не температуру и осадки, как традиционно считалось.«Эта общая взаимосвязь показывает, что климат не влияет на продуктивность, изменяя скорость метаболических реакций, лежащих в основе роста растений, а вместо этого определяет, насколько крупными могут стать растения и как долго они могут жить», — сказал Шон Микалец, ведущий автор исследования и докторант кафедры экологии и эволюционной биологии UA. «Это означает, что растения в теплой, влажной среде могут расти больше, потому что их больший размер и более длительный вегетационный период позволяют им захватывать больше ресурсов, а не потому, что климат увеличивает скорость их метаболизма».Однако это открытие не означает, что климат не важен для продуктивности растений, заявили исследователи.«Климат по-прежнему является важным фактором, — сказал Михалец, — но наше понимание того, как он влияет на функционирование экосистемы, теперь изменилось».
Новые результаты группы показывают, что математические модели, используемые для прогнозирования последствий глобального изменения климата, можно улучшить, учитывая влияние размера и возраста растений на чистую первичную продуктивность.«Понимание того, как именно климат контролирует чистое первичное производство, важно для понимания обратной связи между растением и атмосферой, которая контролирует изменение климата», — сказал Микалец.
Энквист сказал: «Другими словами, чтобы лучше предсказать, как экосистемы будут меняться в зависимости от климата, мы должны понимать, что влияет на количество растительной биомассы в данном районе, а также на его возраст».