База данных Fine-Root Ecology Database (FRED) объединяет информацию из наблюдений и экспериментов по всему миру в один доступный онлайн-ресурс, доступный для всех и бесплатно.Версия 1 FRED содержит более 70 000 наблюдений примерно 300 различных типов корневых признаков, а также сопутствующие данные, такие как температура почвы, влажность и солнечный свет, из примерно 800 источников данных. Работу финансирует Управление науки Министерства энергетики (DOE).
«Мы много думаем о том, что происходит у нас под ногами, как корни переплетаются с окружающей почвой, и мы пытаемся предсказать, что может произойти с растениями и почвой в будущем по мере изменения окружающей среды», — сказала главный исследователь Коллин Иверсен. , старший научный сотрудник Отделения наук об окружающей среде ORNL и Научного института изменения климата (CCSI). «Мы заинтересованы в реакции корней на окружающую среду и во взаимодействиях между корнями и надземной частью растения, но было трудно найти данные для информирования нашего мышления или для представления корней в моделях. FRED помогает решите эту проблему."FRED Version 1 подробно описан в недавно опубликованной статье в New Phytologist «Глобальная база данных по экологии тонких корней для решения подземных проблем в экологии растений».
Люк Маккормак, эколог растений из Университета Миннесоты, который помогал проектировать и строить FRED, сказал: «Одна из наших самых больших целей — разработать понимание того, как корневая черта изменится, когда вы перейдете от холодной экосистемы к горячей тропической. один, или из действительно плодородной почвы в бедную питательными веществами ».По словам Иверсена, изучение всей матрицы экологии растений может привести к открытиям, касающимся общего состояния растений, хранения углерода, выживания сельскохозяйственных культур в условиях засухи и даже того, как лучше всего сконструировать растения для поглощения питательных веществ или воды.
FRED работает над тем, чтобы свести эти данные воедино и позволить исследователям увидеть, где необходимо заполнить пробелы. Хотя ORNL возглавляет проект, Иверсен отмечает, что FRED является результатом сотрудничества в Соединенных Штатах и на международном уровне. Исследователи надеются, что публикация FRED побудит ученых-растениеводов представить еще больше данных.
«У нас все еще есть пробелы в нашем понимании процессов, происходящих на нашем собственном дворе», — сказал МакКормак. «У нас есть измерения белых дубов в Теннесси, например, но у нас нет данных, чтобы знать, как этот конкретный вид может реагировать в другой среде, такой как Южная Джорджия, Миннесота или Мэн».Больше данных = лучшие прогнозыСбор и распространение данных имеет важное значение для попыток предсказать, как растения могут изменяться в различных условиях. Маккормак отметил, что хотя вид, скорее всего, не исчезнет, если он подвергнется стрессу из-за нескольких сезонных засух или изменения температуры, он изменится и отреагирует на эти стрессы. «Без дополнительных данных мы не можем сделать хороший прогноз относительно того, какими могут быть эти изменения — например, могут ли корни измениться, чтобы медленнее или быстрее поглощать питательные вещества», — сказал он.
Сотрудничество в рамках ORNL было важным для FRED, при этом исследователи использовали опыт в рамках темы данных CCSI, чтобы помочь собрать базу данных, включая руководящие документы для пользователей и презентацию на веб-сайтах. Иверсен возглавляет тему «Интегрированные экосистемные науки» в CCSI.
Команда FRED полагалась на стажера со степенью бакалавра Шейфера Пауэлла, который работает в лаборатории в рамках программы, спонсируемой Институтом науки и образования Ок-Ридж (ORISE), для выполнения большей части задач ввода данных. По словам Иверсена, недавно Пауэлл отпраздновал заполнение миллионной ячейки данных в FRED.
Первоначально FRED был назван «Фантастической базой данных по экологии корней» энтузиастом Пауэллом и другим исследователем, участвовавшим в проекте, Холли Вандер Стел. Название было изменено, чтобы отразить акцент проекта на короткоживущих «тонких» корнях узкого диаметра, которые помогают растениям поглощать необходимую воду и питательные вещества. Но этот энтузиазм по поводу базы данных заразителен и подпитывается сотрудничеством, которое исследователи высоко оценили с коллегами по всему миру.FRED — критический шаг«Хотя тонкие корни играют важную роль в функциях экосистемы, признаки тонких корней недостаточно представлены в глобальных базах данных», — отмечается в статье New Phytologist. "Это препятствует усилиям по анализу вариации признаков тонких корней и увязке их с функцией растений и условиями окружающей среды в глобальном масштабе.
«FRED представляет собой важный шаг на пути к количественной оценке различий в признаках тонких корней в иерархии ветвления корней, а также между видами, биомами и градиентами окружающей среды, а также создает платформу для будущих оценок компромиссов между корнем, листьями и древесиной. черты характера и их роль в функционировании экосистемы », — добавили исследователи в статье журнала.Иверсен и ее коллеги-ученые также отправили данные FRED в существующую глобальную базу данных TRY по признакам растений, размещенную в Институте биогеохимии Макса Планка в Германии, которая каталогизирует в основном наземные характеристики растений. «Если вы можете проанализировать свойства корней, древесины и листьев вместе, вы потенциально сможете понять все растение или, в идеальном мире, даже предсказать, что будет делать корень, на основе характеристик листа или древесины», — сказал Иверсен.
Ученые планируют выпустить вторую версию FRED в 2018 году с дополнительными измерениями, характеристиками и некоторыми инструментами анализа.