Для сельского и лесного хозяйства критически важна стабильность экосистем, однако предсказать, какие из них наиболее уязвимы к климатическим изменениям, до сих пор было непросто. Исследователи из Университета Миннесоты разработали математическую модель, которая позволяет прогнозировать способность экосистем справляться с будущими экстремальными погодными явлениями, опираясь на многолетние данные об их естественных колебаниях.
Модель связывает четыре аспекта стабильности: устойчивость к нарушениям, скорость восстановления, стабильность во времени и общую жизнеспособность. На основе данных о стабильности экосистем с 1996 по 2020 год модель с высокой точностью — около 3% погрешности — предсказала их устойчивость к засухе. Исследование опубликовано в журнале Nature и стало одной из первых демонстраций того, что долгосрочные записи о естественных колебаниях экосистемы можно использовать для прогнозирования её реакции на климатические потрясения.
Как работает модель
Исследователи проанализировали данные об экспериментальных луговых участках в заповеднике Cedar Creek Ecosystem Science Reserve в Миннесоте. Когда в 2021 году регион поразила сильная засуха, у экологов уже были готовые прогнозы о том, как отреагирует каждый участок. Прогнозы подтвердились с точностью примерно до 3%.
Ключевые выводы исследования:
Долгосрочная стабильность экосистемы в значительной степени определяется её краткосрочной устойчивостью к нарушениям — способностью сопротивляться изменениям во время засухи. Общая жизнеспособность экосистемы, напротив, часто зависит от скорости восстановления. Эти два компонента не являются взаимозаменяемыми: экосистема не может компенсировать слабую устойчивость более быстрым восстановлением без ущерба для общей стабильности.
Интересно, что долгосрочную стабильность экосистемы за четверть века часто можно было предсказать на основе реакции на одно экстремально влажное климатическое событие, произошедшее в 2002 году.
Перспективы использования
Созданная модель может стать ценным инструментом для землепользователей и фермеров, помогая им предотвратить наиболее разрушительные последствия засух и других экстремальных погодных явлений. «Экологи долгое время измеряли реакцию экосистем после засух и других климатических экстремумов. Что захватывающе здесь — мы можем начать прогнозировать, какие экосистемы с большей вероятностью выдержат будущую засуху до того, как она произойдёт», — отметил ведущий автор исследования, доцент Колледжа биологических наук Университета Миннесоты Форест Исбелл.
Модель требует дальнейшей адаптации к различным типам экосистем: она была протестирована на лугах, и теперь подход необходимо проверить в лесах, сельскохозяйственных системах и других экосистемах. Прогнозы наиболее точны на уровне всей экосистемы в целом, тогда как предсказания для отдельных видов оказались менее надёжными. Кроме того, для статистически достоверного прогноза на уровне экосистемы требуется не менее 17 лет данных наблюдений.
Российский опыт прогнозирования в сельском хозяйстве
В России методы прогнозирования и оценки рисков активно применяются в сфере фитосанитарного контроля. Во Всероссийском центре карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора) используют анализ фитосанитарного риска при подготовке оценок вредных организмов. В январе 2026 года Учёный совет центра утвердил темы научно-исследовательских работ, включающие разработку и совершенствование методов выявления и диагностики организмов, а также проведение анализа фитосанитарного риска для территории РФ.
Среди утверждённых направлений — расширение ассортимента синтезируемых феромонов карантинных объектов, разработка новых биологизированных методов борьбы на основе генетических особенностей карантинных объектов ЕАЭС, исследования в области гербологии, микологии и лесного карантина. Эта научная работа направлена на сохранение фитосанитарного благополучия страны и рост её экспортных показателей.
Климатический контекст для российского АПК
Исследования Университета Миннесоты имеют прямое отношение к перспективам российского сельского хозяйства. Климатические модели показывают, что к 2040-м годам наиболее благоприятный регион для выращивания кукурузы и сои в США сместится на северо-запад — потепление может сделать условия более подходящими для этих культур в северных штатах, но одновременно принесёт новые риски: тепловой стресс, повышенное испарение и появление новых вредителей и болезней.
Аналогичные процессы идут и в России: изменение климата расширяет зону рискованного земледелия, смещает сроки сева и уборки, меняет ареалы распространения вредителей. В этих условиях методы долгосрочного прогнозирования, подобные разработанным в Университете Миннесоты, становятся критически важным инструментом адаптации АПК к новым климатическим реалиям.
Источник