Сеянцы лучше растут с дальними родственниками, семена — с близкими
Исследователи из Университета Кейс Вестерн Резерв и Калифорнийского университета в Дэвисе обнаружили, что сеянцы различных растений сильнее всего страдают от конкуренции при посадке с близкими родственниками и лучше всего растут рядом с дальними родственниками в полевых почвах.
При этом, если семена того же вида закопаны в поле среди родственных растений, они прорастают с более высокой скоростью и лучше растут на ранних стадиях жизни в среде обитания близких родственников, чем в среде дальних.
Работа будет опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences 14 марта.
Эти выводы, имеющие значение для гипотезы натурализации Дарвина, инвазивных видов и реакции на изменение климата, являются результатом одного из фундаментальных поисков в экологии, заявила Жан Х. Бернс, профессор биологии в Case Western Reserve.
Механизмы сообщества и гипотеза Дарвина
Дарвин предсказал, что новички, наиболее отдалённо родственные устоявшимся видам в экологическом сообществе, будут наиболее успешными колонизаторами. Близкие родственники могут конкурировать за одни и те же ресурсы, если у них одинаковые или схожие стратегии.
Эта идея, называемая гипотезой натурализации Дарвина, основана на том, что близкие родственники, будучи более похожими, будут конкурировать друг с другом сильнее, чем дальние.
Бернс и Шарон И. Штраус, профессор биологии Центра популяционной биологии Калифорнийского университета в Дэвисе, провели серию экспериментов, чтобы проверить, являются ли более близкородственные виды более экологически схожими, чем дальнеродственные, и можно ли использовать родство для прогнозирования сосуществования видов.
Эксперимент с сеянцами: роль почвы
В теплице они посадили сеянцы 12 видов-мишеней покрытосеменных растений в четырёх вариантах: поодиночке в горшках, а также с растениями того же вида, того же рода и того же семейства.
Исследователи использовали последовательности ДНК для определения степени родства видов.
При посадке в "родных" полевых почвах чем ближе было родство растений, тем хуже рос вид-мишень. Виды-мишени росли лучше всего при выращивании с наиболее дальними родственниками, что согласуется с идеей Дарвина о более сильной конкуренции между близкими родственниками.
Однако при посадке в стандартную почвенную смесь вид-мишень рос так же хорошо или даже лучше с близким родственником, как и с дальним.
Таким образом, гипотеза Дарвина подтверждается экспериментом в полевых почвах, но противоречит результатам в стандартной почвенной смеси. Зависимость результата конкуренции от типа почвы добавляет новый параметр для прогнозирования успеха инвазивных растений.
Эксперимент с семенами в поле
Исследователи также высадили семена 32 видов в разных местообитаниях в полевых условиях в Морском заповеднике Бодега-Бэй (Калифорния).
Семена каждого вида высаживали в четырёх типах местообитаний, где доминировали растения: того же вида, того же рода, того же семейства и дальние родственники.
Бернс и Штраус обнаружили, что семена лучше всего прорастали и росли в первые три месяца в местообитаниях растений того же вида и близких родственников. Наименее успешными были посадки в среде дальних родственников.
Эти результаты предполагают, что новички, близкородственные местному сообществу, с большей вероятностью добьются успеха, что противоположно гипотезе натурализации Дарвина. Вероятно, потому что близкородственные виды имеют сходные экологические ниши.
Это указывает на то, что наличие близких родственников может предсказывать успех растения, что представляет потенциально ценную информацию в условиях изменения климата.