Прослеживая эволюцию лесных деревьев

В мире существует не менее 60 000 идентифицированных видов деревьев, но мы почти ничего не знаем о том, как они возникли. Деревья формируют основу наших лесов и имеют огромное экологическое и экономическое значение, однако процесс видообразования у деревьев изучен слабо.

Элизабет Стейси, доцент биологии Гавайского университета в Хило, фокусирует свои исследования на происхождении многочисленных форм Metrosideros — разнообразного рода лесных деревьев. В качестве модели для изучения диверсификации она использует один из его видов, гавайский M. polymorpha.

Гавайские острова, сформированные вулканической активностью, являются идеальным местом для изучения видообразования. Из-за изоляции почти все местные виды растений и животных попали сюда миллионы лет назад с помощью ветра, океанских течений, птиц и насекомых.

Metrosideros (от греч. «железная сердцевина») — это деревья и кустарники, распространенные в основном в регионе Тихоокеанского огненного кольца. Со временем род диверсифицировался в пять видов. M. polymorpha — самый распространенный, он отличается огромной экологической широтой и встречается почти в каждой среде обитания на Гавайях.

Понимание эволюции таких долгоживущих деревьев может иметь важное значение для будущей природоохранной деятельности. Metrosideros является ключевым видом для многих наземных экосистем Гавайев и важным ресурсом для местных птиц и насекомых.

Исследование проводится при поддержке гранта NSF CAREER (около $750 000 за пять лет). В проекте используются молекулярно-генетические методы и новые молекулярные маркеры для выяснения эволюционной истории Metrosideros на Гавайях.

Также проводятся эксперименты в полевых условиях и теплицах, где сеянцы различных форм подвергаются разным стрессам (водному, световому, ветровому). Это позволяет понять, как длительное воздействие знаменитых экологических градиентов Гавайев приводит к диверсификации.

Отдельное внимание уделяется изучению репродуктивных барьеров между формами. Учёные проводят ручное скрещивание (опыление), чтобы исследовать презиготические и постзиготические барьеры, которые накапливаются между расходящимися популяциями на пути к видообразованию.

Образовательная часть гранта включает вовлечение студентов в исследовательские проекты. Команда также создала общественную организацию Ho'oulu Lehua, которая занимается экологическим просвещением молодёжи через проекты по восстановлению native лесов на основе научных знаний и культурных традиций.