Окружающая среда на Земле постоянно менялась в прошлом, иногда довольно резко. И ничего: флора и фауна как-то выживали даже после самых суровых климатических изменений. Европейские ученые продемонстрировали удивительные способности к адаптации на примере лесных деревьев, сохранивших и даже увеличивших свое генетическое разнообразие в течение многих ледниковых эпох.
Еловый лес в Европе / © Christian Ferrer via Flickr
Бореальные и северные умеренные леса существуют миллионы лет и пережили не одно оледенение. Согласно палеоданным, их ареалы и площадь распространения не раз кардинально менялись. Несмотря на это, лесные деревья сохранили генетическое разнообразие, смогли быстро приспособиться к малому ледниковому периоду (XIV-XIX века нашей эры) и максимуму последнего оледенения (27-19 тысяч лет назад).
«Это очень хорошо для биоразнообразия, ведь это ключевые виды деревьев для многих других видов, зависящих от них», — прокомментировал Паскаль Милеси из Уппсальского университета (Швеция), ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Nature Communications.
Ученые полагают, что ключ к пониманию этих процессов лежит в эффективном размере популяции (Ne), которая показывает число размножающихся особей. Как правило, их меньше реального количества индивидов. Менялся ли Ne со временем или, наоборот, оставался стабильным, несмотря на колебания реального размера популяции? Если менялся, то какую роль в этом играли климатические изменения?
«Мы считаем, что высокое генетическое разнообразие связано с тем, как виды деревьев выживали во время ледниковых периодов, и способностью пыльцы преодолевать тысячи километров, связывая растущие по отдельности леса. Это хороший знак. Значит, эволюционные механизмы прошлого могут быть полезны для привыкания к быстрым изменениям климата в настоящем», — отметил Милеси.
К работе подключились ученые из 22 научных организаций по всей Европе. Их интересовали семь самых распространенных лесных видов деревьев. Три хвойных — Picea abies (ель обыкновенная), Pinus pinaster (сосна приморская), Pinus sylvestris (сосна обыкновенная), а также четыре покрытосеменных — Betula pendula (береза повислая), Fagus sylvatica (бук европейский), Populus nigra (тополь черный), Quercus petraea (дуб скальный).
Для исследования пришлось собрать иглы и листья почти 3500 экземпляров в 164 популяциях. Из образцов выделили ДНК, секвенировали и проанализировали последовательности.
«Выяснилось, что ледниковые эпохи мало влияют на генетическое разнообразие этих семи видов деревьев. Это противоречит устоявшимся представлениям. Подмеченная нами закономерность объясняется сочетанием уникальных черт лесных видов», — пояснил исследователь.
Все семь видов показали монотонное возрастание Ne в течение большей части четвертичного периода. То есть генетическое разнообразие крупный лесных метапопуляций показало поразительную стабильность во время сильных изменений окружающей среды, хотя локально некоторые виды испытывали вымирание и серьезные сдвиги в распространении. Кроме того, Ne коррелировал по времени между группами со сходными экологическими и биологическими параметрами, пусть и не для всех видов. Вероятно, сделали вывод авторы статьи, на эффективный размер популяции больше влияют не климатические изменения, а общие особенности биологии вида.
