25 Oct 2023
На высокоурбанизированных территориях по всему миру чаще встречаются растения кислицы рожковой с красными листьями, а не зелеными. Эти особи лучше фотосинтезируют и выживают в условиях теплового стресса благодаря высокому содержанию антоцианов. Ученые считают, что эта дивергенция — свидетельство эволюционной адаптации растений к городским островам тепла. Такие выводы содержит статья, опубликованная в журнале Science Advances.
Климат внутри любого города отличается от климата окружающих его территорий: из-за обилия таких непроницаемых поверхностей как асфальт, бетон, плитка и тротуарный камень, плотной застройки и изменения циркуляции воздуха в нем возникает городской остров тепла — Urban Heat Island (UHI). Городские экосистемы в пределах UHI хорошо подходят для изучения эволюционных процессов, которые происходят в ответ на изменение климата, потому что там они проявляются значительно быстрее. Наибольший интерес вызывает адаптация растений к потеплению: они неспособны активно передвигаться и укрываться от действия высоких температур, поэтому для них тепловой стресс особенно опасен.
Ученые под руководством Юя Фукано (Yuya Fukano) из Университета Тиба изучили адаптацию кислицы рожковой (Oxalis corniculata L.) к условиям городского острова тепла. Это многолетнее травянистое растение-космополит, которое встречается в городских садах, парках и на лужайках, а также у обочин дорог и на сельскохозяйственных угодьях многих стран мира. У кислицы есть две внутривидовые морфологические формы — с обычными зелеными листьями и с листьями оттенков от красно-коричневого до пурпурного, причем краснолистные кислицы чаще встречаются на высокоурбанизированных территориях.
Ботаники провели полевые наблюдения за кислицей в разных зонах Токио, изучили распределение пигментов в ее листьях с помощью микроскопии, провели полногеномный анализ разных вариаций растения, а также собрали все данные о морфологии и местоположении растений в других городах мира, опубликованные до 18 июля 2021 года на платформе iNaturalist. Также они поставили модельные эксперименты, в которых выращивали рассаду из семян кислицы с зелеными и красными листьями в условиях наличия и отсутствия высокотемпературного стресса.
Ученые подтвердили, что краснолистные особи чаще встречались на высокоурбанизированных территориях, чем растения с зелеными листьями — как в Токио, так и в других городах мира. При этом растения с красными листьями были лучше адаптированы к высоким температурам: в условиях теплового стресса у них отмечались более высокая выживаемость, скорость фотосинтеза и большее количество семенных коробочек. Генетический анализ показал, что обе формы кислицы относятся к одной парафилетической группе, и красные листья, вероятно, несколько раз эволюционировали из предковых зеленых из-за дивергентного отбора. Авторы отметили, что антоцианы снижают фотоокислительное повреждение листьев, риск которого возрастает при тепловом стрессе, и судя по всему красные листья кислицы в городах — это свидетельство адаптивной эволюции растений в условиях городских островов тепла.
Недавно ученые обнаружили еще один физиологический отклик растений на изменение климата. Оказалось, что вегетационный сезон в умеренных и бореальных лесах северного полушария теперь стартует на 1,9±0,1 дня раньше весной и заканчивается на 2,6±0,1 дня раньше осенью, то есть постепенно сокращается. Это происходит из-за растягивания осеннего старения листьев.
Источник: N+1
Фото: Yuya Fukano et al. / Science Advances, 2023
19 декабря 2023 года Международный институт развития научного сотрудничества «МИ ...
14 и 15 ноября в отеле «Националь» в Москве проходит III Международный форум «СМ ...
30 октября 2023 Центр научно-аналитической информации Института востоковедения Р ...
С 18 по 20 октября в Казани пройдет шестой международный «Медиафорум-2023: свобо ...
10-11 октября в Белграде прошла IX Международная встреча интеллектуалов на тему ...
Президент Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Российский политолог, историк, публицист.
Доктор политических наук, профессор МГИМО
Генеральный директор Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Научный руководитель Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Доктор исторических наук.
Профессор
Председатель Попечительского совета Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Доктор исторических наук, профессор, член-корреспондент РАН. Директор Института востоковедения РАН. Член научного совета Российского совета по международным делам.
Заместитель Председателя Попечительского совета Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Доктор исторических наук.
Профессор кафедры стран постсоветского зарубежья РГГУ, профессор факультета глобальных процессов МГУ им. М.В. Ломоносова.