Красноярские ученые «переписали» озера Шира и Шунет

Международная команда исследователей, включая ученых Красноярского научного центра СО РАН, разработала самую полную в мире базу данных об элементном составе организмов из рек, озер и болот всех семи континентов.

Ресурс, получивший название Limno-STOICH, содержит более 51 тысячи наблюдений за содержанием трех ключевых элементов – углерода, азота и фосфора – в тканях живых существ и органических остатках. Данные собирали больше ста лет в 3112 местах по всему земному шару. И среди них есть информация о сибирских озерах Шира и Шунет.

Три главных элемента

Углерод, азот и фосфор – это строительные блоки жизни. Из них, как из кирпичиков, собраны все живые клетки. От того, в каких пропорциях эти «кирпичики» смешаны, зависит, быстро ли растут водоросли, много ли рыбы может прокормиться в озере и насколько устойчива вся водная экосистема к внешним воздействиям.

Раньше ученые изучали это в основном точечно: одно озеро, одна река, одна группа организмов. Чтобы увидеть общую картину и понять глобальные законы природы, нужно было собрать все эти разрозненные кусочки мозаики воедино. Что и сделали красноярские ученые вместе с коллегами.

К каждому наблюдению прилагается «досье»: тип водоема, его трофический статус (богатый или бедный питанием), вид организма, его размеры и даже химический состав воды.

Это позволяет ученым связать то, что происходит внутри существа, с тем, где оно живет.

И уже сейчас база данных подтвердила любопытную закономерность. Оказалось, что химический состав водорослей, растений и мертвого органического вещества очень изменчив и сильно зависит от окружающей среды. А вот животные – от мелких рачков до рыб – гораздо стабильнее. Это подтверждает гипотезу о том, что животные активно регулируют свой элементный баланс, тогда как растения и бактерии в большей степени зависят от внешних условий.

Сибирь – белое пятно

Больше всего данных, почти три четверти, поступило из Северной Америки. Европа, Азия, Африка и Австралия пока представлены скромнее. Авторы проекта надеются, что открытый доступ к базе вдохновит ученых из этих регионов активнее делиться результатами.

Огромное белое пятно на карте – Сибирь. Но оно начинает исчезать. В базу уже вошли результаты многолетних исследований на знаменитых хакасских озерах Шира и Шунет. За этими водоемами ученые Института биофизики СО РАН наблюдают еще с 1994 года.

Ведущий научный сотрудник института Егор Задереев объяснил, почему так важно, чтобы сибирские данные попали в мировые базы:

«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 учета 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 не просто локальными отчетами, а частью целостной научной картины мира, на которой строятся глобальные модели и принимаются международные природоохранные решения».

Новая база данных Limno-STOICH и специальное программное обеспечение позволяют ученым фильтровать информацию, связывать ее с климатическими картами и базами данных по эволюции видов. Это открывает дорогу для проверки фундаментальных гипотез. Например, можно ли по химическому составу планктона предсказать, когда водоем отравит токсичное цветение сине-зеленых водорослей? Или как изменятся экосистемы, если климат станет теплее?

Реализация проекта стала возможной благодаря размаху сотрудничества: в работе 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.