Урбанизация запускает эволюцию растений?

Урбанизация и деятельность человека создали искусственные городские среды, которые оказывают на организмы различные эволюционные давления. Ключевая особенность таких сред — непроницаемые поверхности (асфальт, бетон), формирующие городские тепловые острова с повышенной температурой.

Хотя влияние теплового стресса на эволюцию животных изучено, его эффект на растения оставался малоисследованным. Команда под руководством доцента Юи Фукано из Университета Тиба (Япония) изучила, как городские тепловые острова влияют на цвет листьев растения Oxalis corniculata (кислица рожковая).

Это растение демонстрирует разнообразие окраски листьев — от зелёной до красной. Считается, что красные пигменты (антоцианы) защищают растение от стресса, смягчая повреждения, вызванные высокой температурой и светом.

Исследователи провели полевые наблюдения за распределением цвета листьев кислицы в городских и негородских регионах на локальном, ландшафтном и глобальном уровнях. Результаты опубликованы в Science Advances.

Ключевые находки:

• В Токио на локальном и ландшафтном уровнях зелёнолистные варианты доминировали в зелёных зонах, а краснолистные — на городских участках.
• Анализ онлайн-баз данных подтвердил, что эта географическая закономерность наблюдается по всему миру, что указывает на связь между урбанизацией и вариацией цвета листьев.

Эксперименты по выращиванию в контролируемых и неконтролируемых условиях показали:

• Краснолистные варианты демонстрировали более высокие темпы роста и эффективность фотосинтеза при высоких температурах.
• Зелёнолистные варианты лучше росли при низких температурах.
• Таким образом, краснолистные растения преуспевают в городских условиях с высокой термостойкостью, а зелёные — в условиях высокой конкуренции в зелёных зонах.

Геномный анализ показал, что краснолистный вариант, вероятно, эволюционировал несколько раз независимо от предковой зелёной формы.

Значение исследования:

Как отметил доктор Фукано, городские тепловые острова являются предвестниками глобального потепления. Изучение быстрой адаптивной эволюции городских организмов к высоким температурам даст ценные insights для понимания динамики экосистем и устойчивого производства сельскохозяйственных культур. Адаптации, вероятно, не ограничиваются цветом листьев, что требует дальнейших исследований.