Затоплянето на климата принуждава растенията да се конкурират помежду си

Изменението на климата променя екосистемите с тревожна скорост. Докато се обръща голямо внимание на загубата на животински видове, растенията също изчезват. От 1750 г. насам около 600 растителни вида са изчезнали — два пъти повече от изчезването на животните. Въпреки това, малко се знае за това кои растения са най-застрашени и как промените в биоразнообразието засягат екосистемите.

Учените от института Алфред Вегенер погледнаха дълбоко в миналото, за да отговорят на тези въпроси. Използвайки древна ДНК, запазена в езерни утайки, те възстановиха как животът на растенията се е променил преди 15 000 и 11 000 години — по време на периода на значително глобално затопляне. Това проучване, наскоро публикувано в списание  Nature Communications, хвърля светлина върху това как минали изчезвания могат да предскажат бъдеща загуба на биоразнообразие. Проучването предоставя по-ясна картина за това как растителните общности се променят при условията на затопляне и какво може да означава това за екосистемите днес.

Забравената страна при изчезването на растенията

Загубата на растения рядко се превръща в заглавия, въпреки че те са основата на живота. Много хора признават изчезването на големи бозайници като вълнистия мамут, но малцина се замислят за растенията, които са изчезнали заедно с тях. Този пропуск отчасти се дължи на трудността при изучаването на изчезването на растения. Традиционните методи разчитат на фосилизиран прашец, който не винаги може да идентифицира отделните видове.

„Всички знаят, че вълнестият мамут е изчезнал, но на практика никой не споменава растенията, които са били изгубени в края на последния ледников период“ — казва професор Улрике Херцшу от института „Алфред Вегенер“. „Доскоро ни липсваха подходящи методи за подробно изследване на изчезването на растителните видове.“

За да преодолеят този проблем, изследователите са използвали съвременни техники за извличане и анализ на древна ДНК от езерни утайки. Тези отлагания съдържат генетичен материал от растения, живели преди 30 000 години. Чрез обогатяване и секвениране на тези ДНК фрагменти учените биха могли да ги сравнят със съвременните бази данни и да реконструират миналите растителни общности.

Изменението на климата променя взаимодействията между растенията

Изменението на климата засяга не само кои растения оцеляват, но и как те взаимодействат помежду си. Проучването показа, че растителните общности претърпяват драматични промени с променящите се температури.

„Вече успяхме да определим в детайли кога и къде са се появили и изчезнали видове в Аляска и Сибир“ — каза Улрике Херцшу. „Нашето проучване показва, че съставът на растителните видове се е променил значително в края на последния ледников период и че това е придружено от фундаменталните промени в екологичните условия.“

Едно от най-забележителните открития е промяната в начина, по който растенията взаимодействат. По време на студените периоди растенията често се подкрепят взаимно, създавайки среда, в която множество видове могат да процъфтяват и намаляват риска от изчезване. През топлите периоди обаче конкуренцията става доминираща.

„В ДНК от езерни седименти открихме например много растения, които вероятно са улеснили възпроизвеждането на други видове, създавайки защитени местообитания“ — казва Херцшух. Този ефект на подслон е важен за биоразнообразието в по-студения климат.

Цикъл на самоунищожение за арктическите растения

Днес растенията продължават да играят важна роля в арктическите екосистеми. Въпреки това способността им да помагат на други растения да оцелеят може в крайна сметка да доведе до собствения им упадък. С покачването на температурите в Арктика, дърветата и храстите се разпространяват в тундровите региони, където някога са били доминирани от растенията. Тези по-големи растения се възползват от подслона, осигурен от растения с “корони“, което им позволява да се разпространяват по-бързо.

„Тъй като затоплянето в Арктика вече е напреднало доста, дървесните растения могат да оцелеят дори на високи географски ширини. „Растенията с “корона“ могат да допринесат за тяхното разпространение, ускорявайки собственото си изчезване в процеса“ — отбелязват авторите на изследването.

Тази нежелана последица от взаимодействието на растенията подчертава деликатния баланс на арктическите екосистеми. Въпреки че растенията с “корона“ някога насърчаваха разнообразието, сега те може би ускоряват собственото си изчезване, стимулирайки разпространението на по-големи, по-конкурентни видове.

Растения, изложени на най-голям риск от изчезване

Проучването също така се опитва да определи кои растителни видове са най-уязвими към изчезване. В края на последния ледников период някои растителни съобщества изчезнаха напълно. Една от най-забележителните загуби беше гигантската степ — огромна екосистема, която някога се простираше през цялото северно полукълбо. Идентифицирането на изчезналите растения се оказало трудно, тъй като генетичните бази данни се фокусират върху съвременните видове.

„За да идентифицираме видовете, които вече не съществуват, трябваше да използваме измама“ — казва Херцшу.

Изследователите са изследвали всички ДНК фрагменти от пробите от седименти и след това са използвали статистически модели, за да изолират ДНК, която не съответства на нито един известен съвременен вид. Използвайки този метод е установено, че тревите и храстите са изправени пред най-голям риск от изчезване в един затоплящ се свят. За разлика от дървесните растения, които с повишаване на температурите могат да се разпространят в нови райони, тези по-малки видове често се борят да се конкурират.

Освен това растенията в регионите с високо биоразнообразие са по-уязвими от растенията в по-малко разнообразната среда. Едно изненадващо откритие е, че темповете на изчезване на растенията достигат своя пик в началото на настоящата топла фаза. Често видовете изчезват хиляди години след първоначалните промени в околната среда.

„Това означава, че пълното въздействие на днешните човешки дейности може да стане очевидно едва в далечното бъдеще“ — казват изследователите.

Какво означава това за съвременната Арктика?

Получените данни дават значителна представа за това как изменението на климата засяга биоразнообразието. За първи път учените успяха да измерят скоростта на изчезване на растенията, предлагайки ценни референтни данни за прогнозиране на бъдещи промени. Резултатите показват, че арктическите екосистеми са изложени на особен риск, тъй като температурите продължават да се повишават.

„Нашето изследване показва колко е важно да разберем биоразнообразието и екологичните взаимодействия, дори и в дългосрочен план, за да предвидим по-добре ефектите от изменението на климата“ — казва Херцшу.

Чрез изучаване на древна ДНК изследователите могат да разкрият дългосрочните ефекти от изменението на климата върху растителните общности. Това знание е от решаващо значение за усилията при опазването и разбирането как екосистемите ще реагират на по-нататъшното затопляне. Поуките от миналото показват, че най-значимото въздействие на изменението на климата върху биоразнообразието на растенията тепърва предстои. Изследването е публикувано в списание  Nature Communications.