Разное время цветения защитило эти цветы от взаимного вымирания

Конкуренция — важная часть эволюции. Когда ресурсов ограниченное количество, растения и животные вынуждены бороться за питательные вещества, партнеров и места обитания. Поэтому цветущие луга гор Хэндуань в Китае оставались эволюционной загадкой — там десятки близкородственных видов рододендронов мирно сосуществуют. Чтобы выяснить причину, ученые провели лето, тщательно документируя характер цветения 34 видов Rhododendron. Они обнаружили, что растения сосуществуют, потому что зацветают в разное время сезона и не конкурируют за опылителей.

«В экологии есть базовое понятие ниши: образ жизни вида, включая то, что он ест и как вписывается в среду, не может быть воспроизведен в том же сообществе. Если два вида с одинаковым образом жизни живут в одном пространстве, они будут конкурировать. В итоге либо один или оба адаптируются, чтобы иметь разные, не пересекающиеся образы жизни, либо они вымрут», — говорит Рик Ри, куратор Филдовского музея в Чикаго и старший автор нового исследования в Journal of Ecology. — «Поскольку в этих горах так много близкородственных видов рододендронов, мы хотели выяснить, как им удается сосуществовать».

Рододендроны — цветущие кустарники. Горы Хэндуань, прилегающие к Тибетскому нагорью, являются «горячей точкой» биоразнообразия: экологически уязвимым местом с необычно высоким количеством разных видов. «Они образуют заросли на склонах гор, это похоже на океан цветов», — говорит Цинь Ли, постдокторант Филдовского музея и ведущий автор статьи.

«Разнообразие Rhododendron в этом районе отчасти вызвано видообразованием, когда новые виды расходятся от общего предка», — говорит Ри. — «Ожидается, что недавно разделившиеся виды будут гораздо более экологически похожими, с одинаковым образом жизни, чем виды, более отдаленно родственные». Это значит, что близкородственные рододендроны в горах Хэндуань должны были бы с большей вероятностью конкурировать друг с другом.

Когда растения конкурируют, у них есть много способов адаптироваться для сосуществования. «Они могут стать очень разными в своих предпочтениях к почве, свету и влаге — очень базовых физиологических признаках. Они также могут развить различия, чтобы снизить вероятность перекрестного опыления или конкуренции за опылителей. Это может проявляться в различиях формы, размера или цвета цветка, или в том, когда они делают свои цветки доступными для опылителей», — говорит Ри. — «Разделяя эту временную шкалу, они могут снизить шансы потратить впустую свою пыльцу и ресурсы, идущие на размножение».

Все эти эволюционные стратегии могли объяснить, почему рододендроны не вытеснили друг друга. Чтобы выяснить, какая из них работает, Ли возглавила двухмесячную экспедицию на гору Гонга в Китае, выбранную в качестве детального района исследований после четырехмесячной поездки по рододендронам в более широком регионе Хэндуань годом ранее.

«Я никогда раньше не проводила полевых работ на юго-западе Китая, но мы были довольно близко к моему родному городу в провинции Сычуань», — говорит Ли. Вместе с полевым ассистентом и соавтором Цзи Ван из Сычуаньского университета они посетили более 100 участков, каждый из которых — четыре раза за сезон. После месяцев документирования экологических характеристик растений, включая размер и форму листьев и цветков, а также даты цветения, Ли и ее коллеги проанализировали данные с помощью статистических методов. Они определили, что ключевым фактором, позволяющим растениям сосуществовать, было разное время их цветения.

«Изначально у нас было предположение, что время будет важно, но мы не были полностью уверены», — говорит Ри. — «В регионе Гималаев довольно заметно, что сезон цветения длительный — одни виды распускают эффектные цветы на фоне снежных полей, другие ждут до конца лета. Наш анализ данных подтвердил это подозрение».

Результаты исследования проливают свет на один из многих способов, с помощью которого растения могут диверсифицироваться, не уничтожая друг друга. Однако подтверждение того, что время является ключом к разнообразию рододендронов на горе Гонга, также означает, что климатический кризис представляет для этих растений дополнительную угрозу.

«Многочисленные данные свидетельствуют, что изменение климата нарушает сроки цветения растений, вызывая сокращение популяций и вымирание», — говорит Ри. — «Вопрос в том, как на это отреагируют растительные сообщества по всему миру? Погода — часть сигнала к цветению, и поскольку изменение климата влияет на погоду, оно, вероятно, изменит и эту конкурентную среду. Когда среда меняется, у видов есть три варианта: переместиться, адаптироваться или умереть. Изменение климата ускоряет эту динамику».