Создана крупнейшая база данных элементного состава организмов из рек и озёр мира

Международная команда исследователей, в состав которой вошли учёные Красноярского научного центра СО РАН, представила крупнейшую в мире базу данных, объединяющую информацию об элементном составе организмов из рек, озёр и водно-болотных угодий всех семи континентов.

Ресурс содержит 51 576 наблюдений за содержанием углерода, азота и фосфора в тканях живых существ и органических остатков, собранных на 3112 участках за период более ста лет.

Углерод, азот и фосфор - три главных «кирпичика», из которых построены все живые клетки. От их баланса зависит, насколько быстро растут организмы, насколько продуктивна экосистема и насколько устойчива пищевая сеть. Однако зачастую исследования экологической стехиометрии - науки об элементных соотношениях - локальны: учёные изучают отдельные экосистемы. Чтобы понять глобальные закономерности, необходимо объединить разрозненные данные.

Новая база данных включает не только цифры по содержанию элементов, но и богатую сопроводительную информацию: тип экосистемы, трофический статус водоёма, видовую принадлежность, размеры организмов, параметры химии воды. Это позволяет связать «внутреннюю химию» организма с условиями среды.

Цель подобных работ - перейти от вопроса «как устроено конкретное озеро» к вопросу «как работают все озёра Земли». Уже сейчас данные показывают чёткую закономерность: состав первичных продуцентов (водорослей, высших водных растений, мёртвого органического вещества) варьирует гораздо сильнее, чем состав потребителей - насекомых, рачков, моллюсков, рыб. Это подтверждает гипотезу о том, что животные активно регулируют свой элементный баланс, тогда как растения и бактерии больше зависят от внешних условий.

В базе доминируют данные из Северной Америки (74 процента участков). Европа, Азия, Африка, Южная Америка и Австралия представлены более фрагментарно; авторы надеются, что открытый доступ к ресурсу стимулирует исследователей из этих регионов к заполнению пробелов.

Огромное белое пятно на карте базы данных - Сибирь, но оно начинает заполняться. В базу вошли материалы многолетних исследований на озерах Шира и Шунет - водоёмах, где с 1994 года работает стационар Института биофизики СО РАН.

«Вхождение данных по озёрам Шира и Шунет в глобальную базу Limno-Stoich - это важный для нас результат. Наши озера - уникальные природные объекты с многолетней историей исследований, но их результаты лишь эпизодически становятся частью больших синтезов. Такие усилия важны для мировой науки: экологические проблемы не имеют границ, и понимание глобальных циклов углерода, азота и фосфора невозможно без учёта экосистем Северной Азии. Мы убеждены, что работа на современном приборном и методическом уровне, публикация результатов в рецензируемых журналах и открытость данных - это единственный способ сделать российскую науку видимой и влиятельной. Только так наши исследования становятся частью целостной научной картины мира, на которой строятся глобальные модели и принимаются международные природоохранные решения», - прокомментировал включение сибирских данных в международный проект кандидат биологических наук ведущий научный сотрудник Института биофизики СО РАН Егор Задереев.

Технически база данных - не просто статичная таблица. Разработанный программный пакет позволяет подгружать, фильтровать и объединять данные, связывая их с другими глобальными базами - филогенетическими, климатическими, ландшафтными. Это открывает дорогу к проверке фундаментальных гипотез: насколько соотношение элементов в составе живых организмов стабильно; как меняются экосистемы при загрязнении или изменении климата; можно ли по химии планктона предсказать токсичность цианобактериальных цветений.

Проект стал возможен благодаря беспрецедентному масштабу сотрудничества: в нём участвовали 45 студентов, сотрудники Национальной экологической обсерваторной сети США, а также более сотни исследователей из разных стран мира, поделившихся как опубликованными, так и неопубликованными данными.

База будет обновляться, а её создатели призывают коллег по всему миру следовать стандартизированным протоколам сбора проб, чтобы будущие данные легко интегрировались в общую систему.