Растения по-разному реагируют на изменения окружающей среды
Исследование, проведённое аспирантами Университета Коннектикута (UConn), показало, что виды из двух семейств растений, обитающие в одной среде, иногда по-разному реагируют на ключевые климатические изменения.
Результаты позволяют предположить, что разнообразие признаков может быть результатом индивидуальных реакций на окружающую среду, а не — как чаще предполагается — одинаковой реакции всех видов растений на конкретный экологический фактор.
Исследование, опубликованное в апрельском номере The American Naturalist, углубляет понимание взаимосвязи экологических и эволюционных процессов. Результаты могут пролить свет на прошлую эволюцию характеристик растений в связи с изменением среды и на их будущее.
Авторами статьи стали аспиранты UConn Нора Митчелл и Тимоти Мур. Они проанализировали два важных растительных семейства в Южной Африке — Protea и Pelargonium. С помощью сложного статистического анализа они оценили влияние ключевых климатических переменных на множественные признаки в обоих семействах.
Иногда Protea и Pelargonium демонстрировали сходные характеристики в ответ на фактор среды (например, количество осадков), но не всегда. Эти находки показывают, что разнообразие признаков в двух линиях растений может отражать как параллельные, так и уникальные реакции на среду, а не соответствие единому глобальному паттерну.
Исследование в одном из шести флористических царств мира
Исследование проводилось в природоохранной зоне — горячей точке биоразнообразия на юго-западе Южной Африки. В этом регионе произрастает около 9000 видов растений, многие из которых эндемичны.
Оба изучаемых семейства процветают в этой зоне: здесь обитает около 70 видов Protea и 195 видов Pelargonium.
Растения семейства Protea варьируют от низкорослых кустарников до небольших деревьев с сильно различающейся формой и размером листьев. Pelargonium включает однолетники, суккуленты, вечнозелёные и листопадные кустарники с широким разнообразием листьев. Несмотря на различия, оба семейства занимают сходные местообитания.
За три года исследователи измерили более 1200 отдельных растений, изучив признаки, важные для их выживания, и их реакцию на шесть различных экологических переменных.
«Помимо масштаба, это исследование отличается тем, что мы рассматриваем растения как целостную систему, а не изучаем один признак в зависимости от одной переменной, например, осадков», — говорит Мур.
Эволюция и изменение климата
Один из наиболее значимых выводов исследования заключается в существовании множества стратегий эволюционного ответа на изменение климата, отмечает профессор Карл Шлихтинг, участвующий в проекте.
«Нора, Тим и другие участники проекта собирают данные в беспрецедентном масштабе, — говорит он. — Они бросают вызов традиционным допущениям анализа признаков».
При достаточном количестве данных исследователи смогут реконструировать, как характеристики растений менялись за последние 15 миллионов лет.
«Сравнивая изменения от общего предка, мы сможем лучше понять, как сложились существующие растительные сообщества в условиях меняющегося климата, и, возможно, спрогнозировать будущее», — добавляет Шлихтинг.
Исследование является частью гранта NSF на 3 миллиона долларов в рамках программы «Измерения биоразнообразия», которая фокусируется на пересечении генетического, филогенетического и функционального аспектов биоразнообразия.