Ученые создали базу данных состава элементов в водных организмах Земли

Крупнейшую в мире базу данных, содержащую информацию об элементном составе организмов из рек, озер и водно-болотных угодий всех семи континентов Земли, разработала международная команда исследователей, в которую вошли ученые Красноярского научного центра (КНЦ) СО РАН, 3 марта сообщает пресс-служба КНЦ. В базу в настоящее время включены данные о 51 576 наблюдениях за содержанием углерода, азота и фосфора в тканях живых существ и органических остатков, полученные с 3112 участков в течение более чем 100 лет. Описание данных и возможные области их использования в науке разработчики представили в статье «Limno-STOICH: Обширная база данных, связывающая элементную стехиометрию организмов с внутренними водными средами обитания» (Limno-STOICH: A comprehensive database linking the elemental stoichiometry of organisms with inland aquatic habitats), опубликованной в журнале ASLO Limnology and Oceanography. Главными «кирпичиками» для построения живых клеток являются углерод, азот и фосфор. Именно их баланс определяет скорость роста организмов, продуктивность экосистемы и устойчивость пищевой сети. Наука, изучающая количественный состав веществ и качественные изменения, происходящие с ними в ходе химических реакций, называется стехиометрией. Недостатком современных исследований в экологической стехиометрии является их локальность. Ученые изучают отдельные экосистемы, тогда как для понимания глобальных закономерностей нужно эти разрозненные данные объединять. Именно для таких задач создается база данных Limno-STOICH. Она, кроме данных по содержанию элементов в водных организмах конкретных экосистем, содержит обширную дополнительную информацию для каждой из них: ее тип, трофический (по типу питания) статус водоема, видовую принадлежность его обитателей, размеры организмов, параметры химического состава воды. Вместе эта информация дает исследователю возможность связать «внутреннюю химию» организма с условиями среды его проживания. Таким образом, задача новой базы данных предоставить ученым инструмент для перехода от вопроса «как устроено конкретное озеро» к вопросу «как работают все озера Земли». Даже сейчас, когда в Limno-STOICH еще не хватает данных по некоторым регионам, имеющиеся позволяют увидеть четкую закономерность, указывающую на то, что состав первичных продуцентов экосистем (водорослей, высших водных растений, мертвого органического вещества) варьирует гораздо сильнее, чем состав их потребителей — насекомых, рачков, моллюсков, рыб. Выявленная исследователями закономерность подтверждает существующую гипотезу о том, что животные активно регулируют свой элементный баланс, в то время как у растений и бактерий он в большей мере зависит от условий окружающей среды. К сожалению, пока в базе много данных лишь по Северной Америке (74% участков), тогда как по Европе, Азии, Африке, Южной Америке и Австралии соответствующих данных гораздо меньше. Разработчики Limno-STOICH надеются, что открытый доступ к этому ресурсу станет стимулом для исследователей к заполнению пробелов. Сибирь в настоящее время на карте базы данных представляет огромное белое пятно, однако его уже начали заполнять российские участники проекта, которые предоставили материалы многолетних исследований на озерах Шира и Шунет, расположенных в Ширинском районе Республики Хакасия. В 1994 году там открыли стационар Института биофизики СО РАН. Участник международного проекта, ведущий научный сотрудник Института биофизики СО РАН, кандидат биологических наук Егор Задереев отметил: «Вхождение данных по озерам 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 учета экосистем Северной Азии». Сибирские ученые считают, что открытость исследовательских данных, полученных на современном приборном и методическом уровне, их публикация в рецензируемых журналах является единственным способом 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», — прокомментировал Егор Задереев включение в глобальную базу сибирских данных. База данных Limno-STOICH представляет собой программный пакет, который позволяет добавлять, фильтровать и объединять новые данные, связывая их с другими глобальными базами — филогенетическими, климатическими, ландшафтными. Такая возможность позволяет выполнять проверку фундаментальных гипотез, в том числе о стабильности соотношения элементов в составе живых организмов; об изменении экосистем при загрязнении или изменении климата; о возможности предсказывать токсичность цианобактериальных цветений по химии планктона. Эта база данных открыта и должна обновляться, поэтому ее разработчики призывают коллег по всему миру при исследовании водоемов четко следовать стандартизированным протоколам сбора проб. Это упростит интеграцию новых данных в общую систему. glavno.smi.today