Дослідження вчених з Массачусетського технологічного інституту та Гарвардського університету виявило, що використання міських теплових островів як моделей глобального потепління може призводити до недооцінки його впливу на ліси через обмежене генетичне різноманіття міських дерев.
Меган Блюмштейн вивчала генотипи червоного дуба по всій Новій Англії, зосередившись на деревах, які знаходилися в межах досяжності в Кембриджі, штат Массачусетс. Потім вона співпрацювала з людьми, які проводили дослідження в Гарвардському лісі, дослідницькому лісі в сільській місцевості в центральній частині штату Массачусетс. Зображеня: Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2408564122
Пастка простого порівняння
Міські теплові острови давно використовувалися як зручні природні лабораторії. Їхня температура стабільно вища на кілька градусів порівняно з навколишньою сільською місцевістю. Така різниця дозволяє вченим вивчати потенційні наслідки глобального потепління для рослинності.
Професор Девід Де Маре пояснює привабливість цього підходу: “Ми не можемо зазирнути в майбутнє, тож чому б нам не поглянути в космос, порівнюючи сільські та міські райони?” Метод виглядав практичним, адже необхідні дані були легкодоступними.
Дослідники розуміли певні недоліки цього методу. Зокрема, існують значні відмінності в доступності поживних речовин, таких як азот. Проте, за словами Де Маре, “багато екологів визнавали, що вони не були ідеальними, але це було те, що ми мали”.
Критичним недоліком цього підходу виявилося ігнорування генетичних відмінностей між міськими та лісовими деревами, що призвело до систематичної помилки в оцінці впливу потепління. Цей фактор раніше не враховувався в подібних дослідженнях.
Несподіване відкриття під час пандемії
Проєкт розпочався за незвичних обставин. Під час пандемічного карантину Меган Блюмштейн, аспірантка МІТ, не змогла виїхати на заплановані польові дослідження. Вона отримала грант на вивчення генотипів червоного дуба в Новій Англії.
Обмежена карантином, Блюмштейн зосередилася на деревах у Кембриджі, штат Массачусетс. Згодом вона налагодила співпрацю з дослідниками Гарвардського лісу. Це дослідницький ліс у сільській місцевості в центральній частині штату.
Вчені зібрали комплексні дані з обох місць протягом трьох років. Було досліджено температурні профілі, час розпускання листя та генетичні профілі дерев. Хоча дослідження фокусувалося на червоних дубах, його результати, ймовірно, застосовні до дерев загалом.
Недавнє секвенування геному дуба стало важливим інструментом. Воно дозволило команді виявити тонкі генетичні відмінності між деревами з різних середовищ. Ці відмінності виявилися вирішальними для розуміння різної реакції на температуру.
Генетичні відмінності та їхнє значення
Аналіз показав, що міські дерева генетично відрізняються від своїх лісових родичів. Міські червоні дуби виявилися більш стійкими до підвищених температур. Їхня реакція на тепло була менш виразною, ніж у дерев з природного середовища.
Результати спочатку збентежили дослідників.
“Спочатку ми побачили ці результати і подумали: ‘О, це погано’”, – розповідає Де Маре. “Екологи неправильно розуміють цей ефект теплового острова, і це правда”.
Така генетична варіативність не є несподіванкою з практичної точки зору. Протягом десятиліть садівники методом проб і помилок відбирали сорти дерев, здатні процвітати в складному міському середовищі. Міські умови характеризуються бідним ґрунтом, поганим дренажем і забрудненням.
Внаслідок такого відбору міські дерева мають обмежене генетичне різноманіття. Вони становлять не репрезентативну вибірку природних популяцій. Це робить їх ненадійними індикаторами того, як природні ліси реагуватимуть на глобальне потепління.
Реальні наслідки для оцінки кліматичних змін
Виявлена закономірність має важливі наслідки для кліматичних досліджень. Міські теплові острови вказують на слабшу реакцію дерев на потепління, ніж відбуватиметься насправді. Це означає, що попередні оцінки могли бути надто оптимістичними.
Дослідження генетичних профілів показало, що природні ліси значно чутливіші до змін температури. Зокрема, час розпускання листя навесні сильніше залежить від температури, ніж вважалося раніше. Це може мати каскадний ефект для екосистем.
Наслідки можуть бути значними для глобальних кліматичних моделей. Де Маре зазначає, що “одним з інструментів, які має МГЕЗК для прогнозування майбутніх реакцій на зміну клімату щодо температури, є ці градієнти між містом і селом”. Міжурядова група експертів зі зміни клімату використовує такі дані у своїх впливових звітах.
Нові висновки можуть вплинути на наступний звіт МГЕЗК, який наразі готується. “Якщо ці результати загалом відповідають дійсності за межами червоних дубів, то це свідчить про те, що підхід до вивчення реакції рослин на температуру, що ґрунтується на міських теплових островах, недооцінює, наскільки сильною є ця реакція”, – підсумовує Де Маре.
Вдосконалення методології дослідження
Незважаючи на виявлені обмеження методу міських теплових островів, дослідники пропонують просте рішення. Врахування геномних даних при порівнянні міських і сільських рослин може значно покращити точність прогнозів.
За словами Де Маре, це цілком реально в сучасних умовах. “Це не так вже й складно, адже секвенування геномів таке дешеве і таке просте”, – зазначає він. Дослідники, які хочуть використовувати градієнт між містом і селом, можуть просто додати інформацію про геноми.
Такий удосконалений підхід дозволить зберегти практичні переваги використання міських теплових островів. Водночас він усуває систематичну помилку, пов’язану з генетичними відмінностями між міськими та лісовими деревами.
Результати дослідження опубліковані в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences. Вони підкреслюють важливість врахування генетичного різноманіття при моделюванні впливу кліматичних змін на екосистеми. Лише так ми можемо отримати точніші прогнози наслідків глобального потепління для наших лісів.
#Міські #дерева #не #показують #справжній #вплив #потепління
Source link
