Лесные коридоры помогают растениям рассеивать семена

Исследование, проведенное в лесах Южной Каролины с использованием суперкомпьютера из Огайо и светящейся в темноте пряжи, показало, что лесные коридоры, соединяющие участки с редкими растениями, не только увеличивают перенос семян между участками, но и создают ветровые условия для их распространения на значительно большие расстояния.

Идея исследования возникла из практик охраны животных, где ландшафтная связность используется для смягчения последствий фрагментации среды обитания. Ученые под руководством Эллен Дамшен из Университета Висконсина и Гила Борера из Университета Огайо задались вопросом, помогут ли подобные меры растениям, рассеивающим семена с помощью ветра. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences и отмечены в журнале Nature.

Полевой эксперимент и моделирование

Эксперимент проводился на плантации длиннохвойной сосны около Саванна-Риверской национальной лаборатории (Южная Каролина). В лесу были созданы открытые участки, соединенные коридорами. Сеть датчиков фиксировала скорость ветра, турбулентность, температуру и влажность. Для отслеживания рассеивания использовались семенные ловушки и сотни искусственных «семян» из флуоресцентной пряжи.

Полученные данные стали основой для детального компьютерного моделирования. Гиль Борер использовал высокоразрешающую атмосферную модель, запущенную на суперкомпьютерном кластере Glenn в Ohio Supercomputer Center (пиковая производительность 54 терафлопс, хранилище >2 ПБ). Модель с разрешением в ~6.5 миллионов виртуальных ячеек (по ~10 м³ каждая) симулировала движение воздуха и миллионов виртуальных семян с частотой 20 раз в секунду в течение 4 часов.

Ключевые выводы

Моделирование показало, что коридоры:

• Влияют на направление ветра, выравнивая поток вдоль коридора.
• Ускоряют ветер.
• Создают условия для выноса семян над пологом леса, где возможно дальнее рассеивание.

Таким образом, стратегия создания коридоров, эффективная для животных, также применима для улучшения распространения ветроопыляемых растений в фрагментированных ландшафтах.