Чому рослини по всьому світу стали дерев'янистими
Чому деякі рослини виростають у великі дерев'янисті чагарники або колосальні дерева, інші залишаються маленькими і ніколи не дають деревини у своїх стеблах? Ця еволюційна загадка поставила Чарльза Дарвіна в безвихідь понад 160 років тому. Тепер вчені з Нідерландів та Німеччини представляють перший глобальний огляд еволюції деревини на островах, який нарешті допоможе вирішити загадку.
Дослідження було опубліковано в Proceedings of the National Academy of Sciences.
а) Кількість острівних деревних видів всіх островах. б, в) Частка острівних деревних видів у загальній флорі Канарських та Гавайських островів. На фотографіях на вході показано три знакові приклади острівної деревини: Echium virescens на Канарах, Argyroxiphium sandwicense та Dubautia waialealae на Гаваях. Фото: Ф. Ленс, Шона Уолш та Кен Вуд/Національний тропічний ботанічний сад, Гаваї.
"Перші деревні дерева з'явилися на Землі близько 400 мільйонів років тому, але досі ми так мало знаємо про те, чому вони взагалі розвинули деревину", - каже Фредерік Ленс, дослідник із Центру біорізноманіття Naturalis та Лейденського університету. Всі ці ранні деревні дерева в даний час вимерли і виникли в невідомих кліматичних умовах, тому неможливо зрозуміти еволюцію деревини на основі їх скам'янілостей, але острови можуть запропонувати рішення.
Еволюція деревини все ще відбувається сьогодні, особливо в районах, відомих як природні еволюції лабораторії: на островах. Одним із разючих аспектів острівних флор є те, що вони пропорційно більш дерев'яні, ніж флори сусідніх континентів. Чарльз Дарвін описав це явище як острівну деревину. Це відбувається, коли недеревний континентальний колонізатор досягає острова і згодом перетворюється на дерев'яний чагарник або навіть дерево на тому самому острові через десятки або сотні тисяч років.
Острівна деревина відома лише по кількох культових лініях, таких як гавайські срібні мечі. Щоб краще зрозуміти, чому рослини стали дерев'янистими в ході еволюції, голландсько-німецька дослідницька група склала нову базу даних, що включає понад тисячу острівних деревних видів та їх поширення, що дозволило їм уперше ретельно перевірити низку існуючих гіпотез з багатообіцяючими результатами.
«Ми виявили зв'язок між посиленням посухи та збільшенням утворення деревини у стеблах рослин на островах. Я переконаний, що на континентах зв'язок між посухою та деревністю буде ще сильнішим», — каже Ленс. Це те, що команда хоче перевірити найближчим часом при аналізі своєї повної бази даних, включаючи близько 6000 додаткових видів дерева, які розвинули свою деревину на континентах.
Дослідники виявили як всі острівні деревні види у світі, а й глобально нанесли на карту їх поширення і кількість переходів, і навіть перевірили, які з еволюційних гіпотез найімовірніші.
«Було справді шалено збирати такий набір даних, — каже Фредерік Ленс. "На доопрацювання бази даних у мене пішло більше 10 років, але, на щастя, у результаті все окупилося".
"Нова база даних з деревини виявила більш ніж утричі більше відомих досі острівних деревних видів. Ці 1000+ видів є результатом щонайменше 175 незалежних переходів. "Це ясно підкреслює, що острови є чудовими осередками біорізноманіття у світі з унікальною флорою, яка терміново потребує захисту", - стверджує перший автор Олександр Жижка з університету Марбурзького в Німеччині.
"Великі дослідження також пропонують цікавий погляд у майбутнє. Зважаючи на посушливе європейське літо 2022 року, той факт, що посуха стає одним із найімовірніших чинників утворення деревини, пропонує перспективні напрямки досліджень у галузі сільського господарства, які допоможуть захистити наше виробництво продуктів харчування", — каже Фредерік Ленс.
Мінімальна кількість еволюційних переходів до острівної деревини та кількість острівних деревних видів на архіпелагах по всьому світу. Для ясності показані лише архіпелаги із хоча б одним еволюційним зрушенням.
* Позначає кілька островів у південній частині Індійського океану. Автори та права: Кергелен, Крозе, Острови Принца Едуарда та Херд та Макдональд.
Припустимо, що ми зможемо перетворити кожну недеревну культуру на дерев'яну, у нас не тільки будуть більші врожаї з вищою врожайністю на рослину, але, що важливіше, ми також зможемо підвищити посухостійкість цих більш деревних культур. У світі, що стикається зі зміною клімату і зростаючим населенням планети, це просто необхідно.
Також читайте:
