Исследование корней растений бросает вызов природе экологических компромиссов

Новое исследование под руководством Университета Вайоминга показывает, что конкретные черты корневой системы растения определяют климатические условия, в которых преобладает тот или иной вид. Это бросает вызов устоявшимся представлениям об экологических компромиссах.

Исследование возглавил Дэниел Лафлин, доцент кафедры ботаники UW и директор Global Vegetation Project. В работе участвовали учёные из Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия (Лейпциг), Лейпцигского университета и Вагенингенского университета.

Ключевые выводы:

• Корневые черты объясняют глобальное распределение видов. Виды с толстыми и плотными корнями чаще встречаются в тёплом климате, а виды с тонкими корнями низкой плотности — в холодном.
• Это влияет на способность растений получать питательные вещества и вступать в симбиоз с микоризными грибами.
• Исследование выявило как классические компромиссы, так и «однонаправленные преимущества». Например, в лесах классический компромисс: виды с толстыми и плотными корнями связаны с тёплым климатом, а с тонкими и длинными — с холодным.
• Однако для некоторых черт (например, большой диаметр корня и высокая плотность ткани) была выявлена связь с сухим климатом, но не было обнаружено противоположной связи с влажным климатом. В тёплых и влажных условиях наблюдалось большее разнообразие корневых признаков.

Методология:

Международная команда проанализировала две крупнейшие в мире базы данных: GRooT (корневые признаки) и sPlot (растительность). Исследовались такие черты, как удельная длина корня, диаметр корня, плотность корневой ткани и содержание азота в корнях, и сравнивались с условиями среды, в которых встречаются растения.

Вызов теории экологических компромиссов:

• Классическая теория предполагает, что эволюция черт — это компромисс: преимущество в одних условиях означает недостаток в других.
• Данное исследование показывает, что для некоторых корневых признаков существуют «однонаправленные преимущества»: высокие значения признака полезны в суровых условиях (холодных/сухих), но низкие значения не дают преимущества в благоприятных (тёплых/влажных) условиях.
• «Мы были удивлены, насколько распространены эти однонаправленные преимущества у корней по сравнению с классическими компромиссами», — отмечает Лафлин.
• Это означает, что суровые климатические зоны отфильтровывают виды по узкому набору черт, в то время как в благоприятных условиях может сосуществовать большее разнообразие стратегий.

Значение:

Понимание связи корневых признаков с климатом критически важно для прогнозирования реакции видов на изменение климата и для восстановления экосистем. Исследование предполагает, что «однонаправленные преимущества» в природе могут встречаться чаще, чем считалось ранее.

Статья «Root Traits Explain Plant Species Distributions Along Climatic Gradients, Yet Challenge the Nature of Ecological Trade-Offs» опубликована 10 июня в журнале Nature Ecology & Evolution.