Спектры отражения листьев раскрывают эволюционную историю семенных растений

Спектры отражения листьев — профиль света, который листья отражают на разных длинах волн, — фиксируют изменения и диверсификацию семенных растений в результате эволюции. Международная команда учёных исследовала, как спектры эволюционировали и диверсифицировались за последние 350 миллионов лет.

Ключевые выводы:

• Измеряя спектр света, отражённого листом, можно идентифицировать растение, узнать о его химическом составе и эволюции, а также определить его место на древе жизни.
• Сигнал, несущий информацию об эволюционной истории, находится в разных областях спектра у разных линий растений. Например:
  • У однодольных — в ближнем инфракрасном свете.
  • У голосеменных — в коротковолновом инфракрасном свете.
• Для мониторинга разнообразия растений необходимо измерять полный спектр отражённого света, а не несколько отдельных полос.
• Эволюция ограничивает вариацию спектров у семенных растений в разной степени, особенно в видимой области, связанной с пигментами (хлорофилл, каротиноиды).

Методология:

Исследование основано на наборе данных из более 16 000 листовых спектров отражения (от видимого до инфракрасного света) для 544 видов семенных растений из тропических и умеренных широт. Измерения проводились с помощью полевых спектрорадиометров полного диапазона.

Перспективы:

• Спектры позволяют собирать данные о признаках и химии растений с беспрецедентной скоростью.
• Модель, созданная командой, помогает моделировать, как разные эволюционные процессы (например, конвергентная адаптация к тени) влияют на спектры.
• Учёные надеются, что рост доступности спектральных данных (на уровне листа, кроны и ландшафта) улучшит мониторинг биоразнообразия растений, что критически важно для понимания и сохранения экосистем.

Исследование опубликовано в журнале New Phytologist (октябрь 2020).