Как приложение для растений помогает изучать последствия изменения климата

Растения реагируют на сезонные изменения, начиная вегетацию, распуская листья и цветя. Изменение климата смещает эти фенологические фазы. Данные о таких изменениях у разных видов и в разных локациях позволяют делать выводы о реальных эффектах климата.

Для подобных анализов требуется огромный массив данных, сбор которого немыслим без помощи гражданских учёных. "Проблема в том, что качество данных страдает, когда меньше людей участвует в сборе", — говорит первый автор Карин Мора, научный сотрудник Лейпцигского университета и iDiv.

Мобильные приложения, такие как Flora Incognita, могут помочь решить эту проблему. Оно позволяет пользователям идентифицировать дикорастущие растения за секунды.

"Когда я фотографирую растение в приложении, наблюдение записывается с точным местоположением и временной меткой", — поясняет соавтор Яна Вельдхен из Института биогеохимии Макса Планка (MPI-BGC), разработавшая приложение с коллегами из Технического университета Ильменау.

"К настоящему моменту собраны миллионы помеченных по времени наблюдений за растениями из разных регионов". Хотя спутниковые данные также фиксируют фенологию целых экосистем сверху, они не дают информации о процессах на земле.

Растения демонстрируют синхронизированную реакцию

Исследователи разработали алгоритм, использующий почти 10 миллионов наблюдений за почти 3000 видами растений, идентифицированных пользователями Flora Incognita в Германии в период с 2018 по 2021 год. Исследование опубликовано в журнале Methods in Ecology and Evolution.

Данные показывают, что у каждого отдельного растения есть собственный цикл начала цветения или фазы роста. Учёные также смогли показать, что групповое поведение возникает из поведения отдельных особей.

Из этого они смогли вывести экологические паттерны и исследовать, как те меняются в зависимости от сезона. Например, экосистемы у рек отличаются от горных, где фенологические события начинаются позже.

Алгоритм также учитывает особенности наблюдений пользователей Flora Incognita, чей сбор данных далёк от систематического. Например, пользователи делают больше наблюдений в выходные и в густонаселённых районах.

"Наш метод может автоматически изолировать эти эффекты от экологических паттернов", — объясняет Карин Мора. "Меньшее количество наблюдений не обязательно означает, что мы не можем зафиксировать синхронизацию. Конечно, в середине зимы наблюдений очень мало, но и растений, которые можно наблюдать в это время, тоже очень мало".

Известно, что изменение климата вызывает сезонные сдвиги — например, весна наступает всё раньше. Как это влияет на взаимоотношения растений и насекомых-опылителей и, следовательно, потенциально на продовольственную безопасность, всё ещё является предметом дальнейших исследований.

Новый алгоритм теперь можно использовать для лучшего анализа влияния этих изменений на мир растений.