Растения адаптируют фотосинтез к непредсказуемости климата

Новое исследование показало, что растения могут адаптировать механизм фотосинтеза не только к количеству осадков, но и к их непредсказуемости. Учёные из Университета Байройта, Университета Хоэнхайма и Стелленбошского университета (ЮАР) сообщают об этом в журнале New Phytologist.

Ключевое открытие

Ранее было известно, что переход на особый механизм фотосинтеза — кислотный метаболизм толстянковых (Crassulacean acid metabolism, CAM) — связан в основном с низким годовым количеством осадков. CAM позволяет растениям поглощать CO₂ ночью, закрывая устьица днём и сокращая потерю воды.

Новое исследование выявило, что растущая непредсказуемость выпадения осадков также заставляет растения увеличивать долю CAM-фотосинтеза. Это подтвердили сравнительные исследования на растениях рода Drosanthemum (семейство Аизовые, Aizoaceae), произрастающих в прибрежных регионах ЮАР и Намибии.

Ход исследования

• Учёные изучили 73 из 114 видов рода Drosanthemum, ареал которых простирается от сезонно влажного южного региона Кейп до крайне засушливой Намибии.
• Виды, происходящие из региона с регулярными сезонными дождями, при распространении в районы с непредсказуемыми осадками переключаются, по крайней мере частично, на CAM-фотосинтез.
• Долю CAM определяли с высокой точностью, измеряя стабильные изотопы углерода.
• Выяснилось, что именно непредсказуемость доступности воды коррелирует с более высокой долей CAM.

Объяснение и исключение

«Предположительно, растения рода Drosanthemum переключаются на CAM, потому что это позволяет им выживать в местообитаниях, где осадки не только скудны, но и крайне неопределённы», — говорит профессор д-р Зигрид Лиде-Шуманн.

Этот вывод подтверждается изучением растений в богатом туманами прибрежном регионе Намибии. Несмотря на низкие и нерегулярные осадки, доля CAM-фотосинтеза у этих растений мала, потому что они могут полагаться на регулярное поступление влаги из тумана.

Значение исследования

Работа стала возможной благодаря использованию обширного профессионально курируемого гербарного материала из Herbarium Hamburgense. Исследование наглядно показывает, как растения могут адаптироваться к растущей неопределённости климатических условий.