Druhová bohatost rostlinných společenstev: bohatí bohatnou a chudí chudnou?

V roce 2012 J. Bastow Wilson publikoval zásadní článek v časopise Journal of Vegetation Science. Šlo o světové rekordy v druhové bohatosti rostlin. Jaký je maximální počet druhů nalezených ve vegetačním záznamu (obvykle u nás používáme výraz „fytocenologický snímek“) dané velikosti? Jakkoli to zní jednoduše, článek tehdy přinesl neočekávané výsledky. Když vezmeme v úvahu velké plochy (např. 1 hektar), tropické lesy byly zdaleka nejbohatšími společenstvy, ale na menší velikostech byly pastviny a louky mnohem bohatší. Druhová bohatost se tedy nezvyšuje lineárně s velikostí plochy, a společenstva, která jsou druhově nejbohatší na malých plochách, nemusí být nejbohatší na větších.

Jak je ale druhová bohatost distribuována mezi regiony a ekosystémy? Tým 50 vědců z 27 zemí se díky tisícům přispěvatelů dat pokusil zodpovědět tuto otázku v článku, který byl publikován v Nature Communications.

Stručně řečeno, použili stovky tisíc snímků obsažených v databázi sPlot (The Global vegetation-plot database) ke kalibraci statistického modelu a vytvoření sady map ukazujících, kolik druhů se očekává v každém konkrétním bodě zeměkoule, pokud bychom odebírali vzorky vegetace na plochách o rozlohách 10, 100, 1000 nebo 10 000 m2.

Ukázali, že v některých regionech (například úpatí And) je druhová bohatost trvale vysoká bez ohledu na velikost plochy. Ale našli také některé regionální „anomálie škálování“. Například eurasijské lesy mírného pásma mají nepoměrně vyšší bohatost, pokud vezmeme v úvahu malé vegetační plochy. To svědčí o významu a rozmanitosti bylinného patra.

Práce s miliony záznamů nebyla žádná legrace a pouze díky použití High Performance Cluster, superpočítače na institucích iDiv a UFZ, bylo možné spustit algoritmy strojového učení, které jsou základem modelu. Nebyl to ale jen problém s počítačem. sPlot obsahuje obrovské množství dat, ale zatímco některé regiony jsou jimi pokryty dobře, jiné jich mají málo. Některé typy vegetace jsou v některých regionech dobře vzorkované, v jiných ne. Vypořádat se s tímto zkreslením bylo metodickou výzvou, kterou vědci řešili pečlivým převzorkováním a parametrizací modelu.

Nově vygenerovaná sada map nám dává nové chápání vzorců biodiverzity cévnatých rostlin a bude doplňkem klasických map hotspotů (center) biodiverzity. Všechna data, která vědci použili, pracovní postupy, které vyvinuli, a výstupy, které vytvořili, jsou volně k dispozici. Autoři věří, že jejich práce poslouží ke zlepšení předpovědí dopadů globální změny na biologickou rozmanitost.

Popisek obrázku. Lesy: globální distribuce odhadované alfa diverzity cévnatých rostlin na různých prostorových zrnech: (A) 400 m2; (B) 1 000 m2; (C) 1 ha. Mapy vlevo ukazují střední odhadovanou druhovou bohatost v odpovídajícím prostorovém zrnu. Mapy vpravo ukazují rozložení hotspotů (červená) a coldspotů (modrá), tedy oblastí, kde je druhová bohatost nad 95. respektive pod 5. globálním percentilem. (Zdroj: Sabatini et al. 2022 – Nature Communications CC-BY)

Odkaz na článek: Sabatini F. M. et al. Global patterns of vascular plant alpha diversity. Nature Communications (2022). doi: 10.1038/s41467-022-32063-z

Archiv ostatních publikovaný článků naleznete zde