Древние гнёзда гоферов показывают, как растения справлялись с изменениями климата в прошлом

Учёные исследуют, как растения пережили последний ледниковый период, чтобы понять их возможные реакции на будущие изменения климата.

Контекст исследования:

  • Пик последнего ледникового периода: около 21 000 лет назад.
  • Условия тогда: в среднем на Земле было на 14°F (7.8°C) холоднее, а концентрация CO2~ в атмосфере составляла всего 180 ppm (частей на миллион) — менее половины от современного уровня (~420 ppm).
  • Гипотеза: такие низкие уровни CO2 могли вызывать у растений "углеродное голодание", ограничивая фотосинтез и рост.

Методология:

Исследователи из Университета Канзаса (Кэти Беклин, Джой Уорд и др.) изучили древние растения, сохранившиеся в гнёздах (мидденах) гоферов из хребта Снейк в Неваде. Эти грызуны создают гнёзда из местных материалов (веток, листьев, семян), которые прекрасно сохраняются в засушливом климате.

  • Использовалась коллекция из почти 400 мидденов возрастом от 2000 до 50 000 лет.
  • Датировка проводилась методом радиоуглеродного анализа.
  • Физиологическое состояние растений реконструировали с помощью методов стабильных изотопов углерода.

Ключевые результаты:

  1. Большинство видов растений изменяли свою физиологию в ответ на изменения окружающей среды с ледникового периода.
  2. Близкородственные виды (из одного семейства) демонстрировали очень схожие физиологические реакции. Это указывает, что эволюционная история (линия) растения является важным фактором, определяющим его реакцию на глобальные изменения.
  3. Сосна остистая межгорная (Bristlecone pine) — один из самых долгоживущих организмов на Земле (более 5000 лет) — была самым распространённым хвойным видом в исследуемом регионе во время оледенения. Её уникальная физиология, вероятно, способствовала выживанию в тех суровых условиях, но теперь, отчасти из-за этой же физиологии и реакции на изменения климата, её численность сокращается.

Значение для будущего:

  • Эволюционная история вида будет влиять на то, как и насколько быстро он сможет адаптироваться к росту температур и CO2.
  • Поскольку экосистемы состоят из множества видов с разной историей и реакциями, прогнозировать последствия климатических изменений становится сложнее.
  • Понимание реакций растений критически важно, так как они формируют основу экосистем (пища, укрытие для других организмов), играют ключевую роль в циклах углерода и питательных веществ. Изменения в растительных сообществах повлияют на всю экосистему.

Исследование опубликовано в журнале Ecology Letters.