Исследование показывает, как осиновые леса сохраняют разнообразие для адаптации к изменениям среды

Новое десятилетнее исследование Университета Висконсин-Мэдисон раскрывает, как древостои осины изменяют свою генетическую структуру с годами, балансируя между защитой от вредителей и ростом для конкуренции за солнечный свет. Осина — наиболее широко распространённый вид деревьев в Северной Америке.

Когда деревья сталкиваются с жёсткой конкуренцией, генетически предрасположенные к приоритету роста побеждают. Но выжившие хуже подготовлены к противостоянию насекомым-вредителям.

Эксперимент демонстрирует, как эволюционные силы могут быстро формировать целые древостои. Он также показывает, что воздействие множества изменений среды может поддерживать разнообразные леса, способные реагировать на разные стрессы.

Ход исследования

Учёные смоделировали естественную среду, высадив молодые сеянцы на опытной станции. В половине участков они удалили три четверти сеянцев, создав условия низкой конкуренции, в другой половиле сохранив высокую конкуренцию.

Некоторые деревья были генетически предрасположены к быстрому росту, другие — к выработке защитных химических соединений. С пятилетнего возраста в течение пяти лет отслеживались скорость роста и выживаемость.

Результаты

• Чем больше деревья фокусировались на защите, тем они были ниже. Низкие растения чаще погибали, затенённые более высокими соседями.
• К концу исследования самые высокие деревья превышали 40 футов, а самые низкие из выживших — всего 7 футов.
• Поскольку высокозащищённые деревья гибли чаще, генетическая структура древостоев со временем менялась. Быстрорастущие генотипы стали доминировать, особенно на плотно засаженных участках с высокой конкуренцией.

Исследователи ожидают, что периодические волны вредителей (например, инвазивной бабочки Lymantria dispar) будут благоприятствовать тем древостоям, которые балансируют между ростом и достаточной защитой.

Значение

Этот баланс помогает создавать разнообразный лес, способный противостоять меняющимся угрозам. Изменяющаяся среда в конечном итоге поддерживает разнообразие внутри популяции, поскольку в разных условиях могут быть выгодны разные признаки.

Исследование, опубликованное 6 сентября в Proceedings of the National Academy of Sciences, подчёркивает ценность долгосрочных экспериментов для понимания экологических и эволюционных реакций долгоживущих деревьев.