Важность «краевых популяций» для биоразнообразия
Более двух третей биоразнообразия Канады составляют виды, встречающиеся в пределах страны только на самой северной границе своего ареала. Биологи давно спорят, сколько усилий следует посвящать сохранению этих «краевых популяций». Один из аргументов в их пользу — они могут быть особенно хорошо приспособлены, чтобы возглавить смещение ареала своего вида на север по мере потепления климата.
Эволюционные экологи Анна Харгривз из Университета Макгилла и Крис Эккерт из Университета Куинс решили найти ответы на примере небольшого цветкового растения Rhinanthus minor (также известного как погремок малый). «Признаем, это не самое харизматичное растение, — говорит Харгривз, — но оно фантастически подходит для экспериментов; мы можем посадить семена где угодно осенью, и к следующей осени они завершат весь жизненный цикл. Это позволяет нам проверить, адаптированы ли растения к высоте, с которой они происходят, и могут ли они выжить выше, где вид сейчас не растет. С животными такое провернуть сложно!»
В рамках трехлетнего эксперимента, охватившего 1200 метров перепада высот в Скалистых горах Альберты, исследователи пересадили более 20 000 семян между разными высотами, чтобы проверить, лучше ли всего растения с самой верхней границы ареала приспособлены для колонизации еще больших высот. Чтобы проверить, ограничивают ли прохладное лето распространение вида выше по склону, они нагревали воздух вокруг некоторых экспериментальных растений, помещая их в пластиковые конусы, которые действуют как мини-теплицы.
Их выводы, недавно опубликованные в Ecology Letters, показывают, что прохладное лето в настоящее время ограничивает распространение погремка, не позволяя ему расти на больших высотах. Растения с самой верхней границы ареала вида адаптировались к условиям высокогорного лета, начиная цвести раньше, поэтому могут производить семена там, где растения с более низких высот терпят неудачу.
Эксперименты также дали неожиданный результат: «суперкраевая популяция» с большой высоты с соседней горы превзошла все остальные популяции как на естественных, так и на прогреваемых участках — как на границе высокогорного ареала вида, так и выше нее. Если у этой популяции такие «супергены», почему они не распространились на другие высокогорные популяции, находящиеся всего в километре? Исследователи полагают, что это пример того, как выигрышные генотипы оказываются «в ловушке» в изолированных краевых популяциях. Если это так, то облегчение потока генов между краевыми популяциями может быть способом помочь им справиться с изменениями окружающей среды.
Как и большинство интенсивных экспериментов, этот был сосредоточен на одном виде. «Наши результаты важны не потому, что предсказывают поведение других видов, а потому, что впервые демонстрируют неожиданные закономерности, которые мы, биологи, должны начать учитывать», — говорит Харгривз.
Три года полевых работ в горах также подарили незабываемые моменты. Однажды команде пришлось взбираться на столб подъемника, чтобы избежать встречи с медведем гризли, который зашел на участок полакомиться ягодами. В другой раз исследователям пришлось разгребать снег, чтобы заложить последние высокогорные участки для сезона, а затем спускаться вниз на тобоггане, чтобы успеть к машине до наступления темноты.
Однако в то время, когда даже в экологических исследованиях все больше доминируют сложное лабораторное оборудование и компьютерные модели, этот проект также напоминает, что иногда нет замены полевой работе «в сапогах».
«Это исследование показывает, что важные открытия все еще могут приходить — а иногда могут прийти только — от хорошо спланированных полевых экспериментов, которые не требуют дорогого оборудования, но требуют творчества, видения и тысяч человеко-часов, — говорит Харгривз. — Если мы хотим понять, как работает природный мир, нам нужно продолжать проводить время в нем».