В состав международной группы исследователей, работающих над проектом, вошли ученые из Красноярского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук, представила крупнейшую в мире базу данных , база данных объединяет сведения об элементном составе живых организмов, обитающих в реках, озерах и водно-болотных территориях на всех семи континентах. В ней содержится 51 576 записей, отражающих концентрацию углерода, азота и фосфора в тканях живых существ и органических остатках, полученных в ходе исследований, проведенных на 3112 участках на протяжении более чем ста лет.
Углерод, азот и фосфор – основные элементы, составляющие основу всех живых клеток. Скорость роста организмов, продуктивность экосистемы и стабильность пищевых цепей напрямую зависят от соблюдения равновесия между этими элементами. Тем не менее, экологическая стехиометрия, то есть наука, изучающая соотношение химических элементов, обычно исследуется на локальном уровне, когда ученые сосредотачиваются на отдельных экосистемах. Для выявления общих закономерностей необходимо интегрировать разрозненные данные.
Новая база данных содержит не только данные о концентрации веществ, но и обширную дополнительную информацию: характеристики экосистемы, трофический уровень водоема, таксономическая принадлежность видов, размеры живых организмов, показатели химического состава воды. Это дает возможность установить взаимосвязь между биохимическими процессами, протекающими в организме, и параметрами окружающей среды.
Задачи подобных исследований заключаются в том, чтобы расширить понимание от изучения отдельных озер к изучению принципов функционирования всех озер на планете. На текущий момент собранные данные демонстрируют выраженную тенденцию: состав первичных продуцентов, таких как водоросли, водные растения и разлагающиеся органические остатки, изменяется в более широком диапазоне, чем состав потребителей – насекомых, ракообразных, моллюсков и рыб. Это служит подтверждением гипотезы о том, что животные способны активно поддерживать стабильность своего химического состава, в то время как растения и бактерии в большей степени подвержены влиянию окружающей среды.
Основная часть данных в базе представлена информацией из Северной Америки (74% участков). Европа, Азия, Африка, Южная Америка и Австралия представлены в меньшем объеме; создатели ресурса рассчитывают, что открытый доступ к нему побудит исследователей из этих регионов к устранению имеющихся пробелов. Значительным пробелом в базе данных остается Сибирь, однако ситуация постепенно меняется. В базу включены результаты многолетних исследований, проведенных на озерах Шира и Шунет – водоемах, где с 1994 года функционирует стационар Института биофизики СО РАН.
«Включение информации об озерах Шира и Шунет в глобальную базу Limno-STOICH является значимым достижением для нас. Наши озера – это уникальные природные объекты с богатой историей исследований, однако их результаты ранее редко включались в масштабные обобщения. Подобные инициативы имеют большое значение для мировой науки, поскольку экологические проблемы не признают государственных границ, а для понимания глобальных циклов углерода, азота и фосфора необходимо учитывать экосистемы Северной Азии. Мы твердо уверены, что работа, выполняемая с использованием современного оборудования и методик, публикация результатов в научных изданиях, прошедших рецензирование, и открытый доступ к данным – это единственный путь, позволяющий сделать российскую науку заметной и авторитетной. Только в этом случае наши исследования перестанут быть локальными отчетами и войдут в общую научную картину мира, на основе которой создаются глобальные модели и принимаются международные решения в области охраны природы» , — прокомментировал кандидат биологических наук, говоря о включении сибирских данных в международный проект ведущий научный сотрудник Института биофизики СО РАН Егор Задереев.
База данных, с технической точки зрения, представляет собой не просто фиксированную таблицу. Специализированное программное обеспечение обеспечивает возможность загрузки, фильтрации и объединения данных, устанавливая связи с другими глобальными базами, такими как филогенетические, климатические и ландшафтные. Это позволяет проводить проверку основополагающих гипотез: например, оценить стабильность соотношения элементов в живых организмах, проследить изменения в экосистемах вследствие загрязнения или климатических изменений, а также прогнозировать токсичность цветений цианобактерий на основе химического состава планктона.
Реализация проекта стала возможной благодаря широкому сотрудничеству: в нем приняли участие 45 студентов, сотрудники Национальной экологической обсерваторной сети США, а также свыше ста исследователей из разных стран мира, предоставивших как уже известные, так и новые данные. Создатели базы данных планируют регулярно ее обновлять и настоятельно рекомендуют коллегам во всем мире использовать единые стандарты при сборе образцов, чтобы будущие данные можно было без труда включать в общую систему.
Материалы и фотографии предоставлены Федеральным исследовательским центром «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»