В статье, опубликованной на этой неделе в Журнале прикладной экологии, Марни Исаак, канадский руководитель исследований агроэкосистем и развития, и ее соавтор Адам Мартин описывают, как подход, известный как «экология, основанная на функциональных характеристиках», может применяться к сельскохозяйственным исследованиям и исследованиям. управление. Вместо анализа генетики или измерения урожайности исследования функциональных признаков фокусируются на том, как растения реагируют на изменения окружающей среды и влияют на них.
«Исторически наши попытки понять, как разнообразие сельскохозяйственных культур влияет на урожайность и окружающую среду, были ограниченными, — говорит Исаак. «Мы предлагаем строгий подход, основанный на экологических науках, для измерения воздействия на сельское хозяйство».Модель Исаака и Мартина может помочь ответить на многие вопросы, например: как определенные виды циклируют питательные вещества? Могут ли они отпугивать определенных вредителей?
Смягчают ли они последствия засухи?«Экологические изменения и методы ведения сельского хозяйства могут повлиять на размер сельскохозяйственных культур, характеристики их листьев и корней, а также на их репродуктивные особенности», — говорит Исаак. «Подходы, основанные на признаках, рассказывают нам о причинах и последствиях этих изменений — не только с точки зрения урожайности, но и с точки зрения того, как сельскохозяйственные культуры взаимодействуют с другими растениями, насекомыми, микробами и окружающей их средой».В других экологических контекстах исследования функциональных признаков имеют долгую и успешную репутацию, но они только начинают находить применение в сельском хозяйстве.
«Исследования на основе черт характера сыграли важную роль в улучшении нашего понимания экологических закономерностей в естественных и экспериментальных экосистемах», — говорит Мартин. «Мы хотели создать план применения этого подхода к сельскохозяйственным системам».«Товарные культуры часто приводят к сильной интенсификации монокультур, когда у вас есть только один вид сельскохозяйственных культур, покрывающий весь участок земли», — говорит Мартин. «Монокультуры могут привести к ужасным условиям окружающей среды, но они, как правило, обеспечивают максимальную урожайность».Монокультуры могут быть более уязвимыми и менее устойчивыми к засухе, болезням, инвазивным видам и травоядным вредителям. Но усилия, направленные исключительно на увеличение видового разнообразия, могут не решить проблему.
Авторы приводят пример кофейных плантаций, которые могут получить сертификат Rainforest Alliance, если они достаточно диверсифицируются.«На вашей ферме может быть 15 различных видов деревьев и три вида сельскохозяйственных культур», — говорит Мартин. «Это отличное начало, но функциональная экология может улучшить такие сертификаты.
Наша структура может предоставить данные о том, как выбрать виды, которые играют дополнительные роли, которые лучше способствуют устойчивости и устойчивости».Мартин и Исаак надеются, что их концепция поможет исследователям объединить данные о функциональных характеристиках наиболее распространенных в мире сельскохозяйственных культур.
«После консолидации мы ожидаем, что эти данные помогут нам лучше понять, как функционируют агроэкосистемы, и, в идеале, предоставить информацию для стратегий устойчивого управления сельским хозяйством», — говорит Исаак.Финансирование этого исследования поступает от кафедры исследований Исаака в Канаде, а также из гранта на открытие от Совета по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады.