Исследование поможет юго-западной белой сосне адаптироваться к изменению климата и болезни

Новый совместный проект при участии Университета Содружества Виргинии (VCU) направлен на изучение экологии и эволюционной истории юго-западной белой сосны — дерева, произрастающего в горах юго-запада США и Мексики. Цель — спрогнозировать реакцию этого вида на изменение климата и заражение экзотическим грибковым патогеном — пузырчатой ржавчиной белой сосны.

Эндрю Экерт, эволюционный генетик и доцент кафедры биологии VCU, является главным исследователем в VCU в рамках пятилетнего проекта «Blending Ecology and Evolution using Emerging Technologies to Determine Species Distributions with a Non-native Pathogen in a Changing Climate». Проект финансируется грантом Национального научного фонда (NSF) в размере $528 066 и является частью более крупного гранта NSF на сумму свыше $4 млн.

Экерт и его коллабораторы выбрали для изучения юго-западную белую сосну из-за её экологической важности для горных экосистем пустынного юго-запада.

«Это ключевой вид для высокогорных лесов, который обеспечивает пищу и места гнездования для многочисленных птиц и млекопитающих», — сказал Экерт. — «Кроме того, характер её распространения по ландшафту позволяет использовать её как естественный эксперимент для проверки гипотез о том, как виды распределяются в разнообразных условиях».

Исследование может помочь учёным лучше понять генетическую основу локальной адаптации, как перемещение пыльцы и семян позволяет популяциям сохраняться, и как использовать эти данные для улучшения прогнозов и практик управления лесами.

«Мы используем комплекс новейших технологий для создания огромных наборов данных, включающих информацию о генетических полиморфизмах, физиологических реакциях в контролируемых и естественных условиях, а также геопространственные и климатические данные беспрецедентного масштаба», — пояснил Экерт.

Эти данные объяснят текущее распространение сосны, включая её прошлую адаптацию к местным климатическим условиям. Это позволит построить и оценить модели изменения ареала вида по мере изменения климата и вторжения патогенов.

Климат — один из важнейших факторов, влияющих на распространение и рост деревьев. Проект новаторский, поскольку он включает генетическую информацию о том, как сосна эволюционно адаптировалась к климату в прошлом.

«Подобная информация может сделать прогнозные модели более точными, поскольку мы знаем, что популяции организмов, таких как деревья, адаптируются к местным условиям», — отметил Экерт.

Проект также необычен тем, что его схема сбора образцов пересекает границу США и Мексики.

«Поскольку основная часть сплошного ареала сосны находится в горах северной Мексики, мы привлекли к работе мексиканских коллег, — сказал Экерт. — Это отражает стремление нашей команды обеспечить максимальную научную строгость, хотя ограничиться сбором в США было бы гораздо проще логистически».

Проект включает образовательные и просветительские мероприятия: экспозиции и посадки в дендрарии Флагстаффа (Аризона) и генетическом ресурсном центре Лесной службы США «Дорена» (Орегон). В работе примут участие аспиранты и студенты, которые получат междисциплинарную подготовку в областях геномики, тестирования устойчивости деревьев к болезням, ландшафтной экологии, моделирования, дистанционного зондирования и пространственного анализа.

Также будет создан двуязычный (английский/испанский) сайт для публикации результатов и проведены несколько рабочих совещаний на юго-западе, включая кросс-граничную встречу лесников Мексики и США.

Согласно аннотации, проект «укрепит трансграничные исследования, усилия по сохранению лесов и наше понимание того, как генетика формирует жизнь на Земле».