Деревья могут казаться малоподвижными, но движение является важной частью их жизни. Для размножения многие деревья полагаются на ветер, который переносит их пыльцу и семена, говорит Мэтью Клинг, постдокторский исследователь в области биогеографии растений в Калифорнийском университете в Беркли.
В исследовании под руководством Клинга, опубликованном 27 апреля в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, рассматривается, как ветровой режим влияет на обмен ДНК между популяциями деревьев. Результаты исследования свидетельствуют о том, что такие факторы, как сила и направление ветра, могут способствовать формированию генетического состава лесных ландшафтов.
По словам Клинга, по мере потепления климата некоторые растения не будут так хорошо развиваться в своей нынешней среде, и им придется перебраться в исторически более прохладные места, чтобы оставаться в комфортном температурном диапазоне (для многих растений это уже происходит). Но остается много вопросов о том, как именно растения туда попадут, говорит он, "и одна из самых больших областей неопределенности в перемещении растений связана с ветром", потому что ветровое рассеивание трудно измерить в больших масштабах.
Клинг и его соавтор Дэвид Акерли, профессор интегративной биологии Калифорнийского университета в Беркли, использовали 72 ранее опубликованные научные работы для сбора генетических данных о почти 2000 популяций деревьев, принадлежащих почти к 100 различным видам деревьев по всему миру. Исследователи взяли эти генетические данные и сравнили их с моделью "ветрового ландшафта", которую они разработали на основе данных о почасовых ветрах за три десятилетия.
Ветровая модель дает прогноз того, как мы ожидаем рассеивание семян и пыльцы в больших географических масштабах и в течение длительных периодов времени, говорит Клинг. "А генетические данные дают измеренную оценку, совершенно независимую от данных о ветре, того, как семена и пыльца рассеивались по большим ландшафтам в прошлом". Затем авторы сравнили предсказания, сделанные ветровой моделью, с наблюдаемыми генетическими закономерностями, что позволило им проверить, действительно ли их определял ветер.
[Подробнее: Ваш потерянный груз может захламлять пляж за тысячи километров]
"Мы обнаружили доказательства того, что миграция семян и пыльцы происходит преимущественно в направлении преобладающего ветра", - говорит Клинг. Другими словами, семена и пыльца переносятся вниз по ветру чаще, чем вверх по ветру. Они также обнаружили, что популяции, расположенные вниз по ветру или в направлении, откуда дует ветер, как правило, более генетически разнообразны в целом. Кроме того, они обнаружили, что отдельные популяции деревьев, соединенные сильными ветрами, были более похожи друг на друга, чем популяции, соединенные слабыми ветрами, что свидетельствует о миграции между этими популяциями.
"Во многом выводы, сделанные в статье, предсказуемы - многие исследователи, занимающиеся изучением растений, поняли связь между ветровым рассеиванием пыльцы и семян, а также то, как эти факторы могут способствовать или ограничивать размножение, рассеивание, связь и генетическое разнообразие", - написала Жасмин Джейнс, эволюционный биолог из Университета острова Ванкувер, не участвовавшая в исследовании, в электронном письме в Popular Science. "Что интересно в этой работе, так это то, что она объединяет многие из этих идей и проверяет их на различных наборах данных", чтобы ученые и управляющие лесами могли глубже понять общие закономерности.
По словам Клинга, важно понять, как быстро может мигрировать ареал обитания вида деревьев в ответ на изменение климата, но также важно рассмотреть, как различные генетические адаптации могут перемещаться между популяциями данного вида деревьев. "Мы можем представить, что со временем, возможно, популяции в разных климатических зонах и в разных частях ареала вида выработали различные адаптации, чтобы лучше выживать в этих конкретных климатических условиях", - говорит Клинг.
"По мере потепления климата будет важно, чтобы эти генетические варианты могли перемещаться по различным популяциям в ареале вида, чтобы помочь другим популяциям лучше адаптироваться к более теплым условиям будущего".