Ученые приблизились к пониманию распространения видов в условиях изменения климата

Международная группа исследователей под руководством Университета Шеффилда приблизилась к пониманию того, как физиологические особенности позволяют некоторым растениям процветать в различных условиях. Это может стать ключом к будущей продовольственной устойчивости.

Изменение климата сильно влияет на биоразнообразие, подвергая некоторые виды риску исчезновения. Однако некоторые виды растений адаптируются к новым условиям, начинают процветать и заселять территории, где раньше не росли. Причины этого во многом остаются загадкой для ученых.

До сих пор было проведено мало исследований, чтобы понять связь между характеристиками видов и их экологическими предпочтениями.

Доктор Марджори Лундгрен из Университета Шеффилда возглавила международную команду ученых, чтобы детально изучить вид Alloteropsis semialata — траву, которая процветает в различных средах обитания: от лугов Южной Африки до лесистых саванн Танзании.

Alloteropsis semialata — единственный известный вид, у которого есть растения как с C4-фотосинтезом, так и без него. C4-фотосинтез — это сложный комплекс анатомических особенностей листа и ферментативных реакций, которые вместе повышают продуктивность в теплых и сухих условиях.

Этот синдром присутствует всего у 3% всех видов растений, но на него приходится четверть наземной первичной продукции. Эта впечатляющая продуктивность обусловлена C4-травами, которые доминируют в большинстве открытых районов тропиков и субтропиков, особенно в саваннах.

С помощью геномного анализа команда обнаружила, что Alloteropsis semialata возникла в Центральной Африке в эпоху плиоцена — геологический период от 5,3 до 2,6 млн лет назад.

Используя новые подходы, ученые смогли понять экологические изменения, произошедшие во время расселения этого вида сначала в Африке, а затем в Азии и Австралии. Команда обнаружила, что в то время как растения без C4 оставались ограничены узким диапазоном экологических условий в Центральной Африке, эволюция C4-фотосинтеза сразу расширила экологические условия, в которых мог расти вид.

Новаторское исследование, опубликованное в Ecology Letters, показало, что C4-растения могут широко расселяться в экологическом и географическом пространстве, при этом сохраняя способность выживать в тех же местах обитания, что и их не-C4 предки. Это демонстрирует, что данная физиологическая новизна увеличивает разнообразие доступных сред обитания, что позволило этому уникальному злаку быстро заселить три континента.

Доктор Лундгрен отметила: "В мире, быстро меняющемся под влиянием климата и других антропогенных изменений природных систем, понимание того, как физиологические особенности позволяют некоторым растениям процветать в различных условиях, может стать ключом к управлению более устойчивыми экосистемами. Кроме того, понимание того, что позволяет некоторым растениям быть продуктивными в различных средах, может помочь направить будущие проекты по улучшению сельскохозяйственных культур".