Альпийские экосистемы особенно уязвимы к изменению климата, и многие из них уже переживают быстрое потепление, связанное с заметными изменениями в альпийской растительности. В то время, как популяция одних трав приходит в упадок, у других наблюдаются изменения подземных органов, чтобы выжить. Это может стать подсказкой для селекции кормовых трав на пастбищах.
Высокогорные регионы испытывают более быстрые темпы потепления по сравнению со средними глобальными показателями, что имеет значительные последствия для альпийских экосистем на больших высотах. Альпийские растения на больших высотах приспособились к низким температурам и коротким вегетационным периодам, что делает их особенно уязвимыми к воздействию постепенно более теплого климата
После того, как предыдущие исследования выявили значительные изменения в составе видов растений альпийских лугов в горах Тайсэцу на севере Японии за четыре десятилетия, научная группа, в которую входили Харука Кобаяши (студент магистратуры на момент проведения исследования), доцент Макото Кобаяши и доцент Гаку Кудо из Университета Хоккайдо, изучила, какие черты могут влиять на шансы растений на выживание в условиях меняющегося климата.
«Исследования взаимосвязи между производительностью растений и функциональными признаками были сосредоточены в основном на надземных признаках, а подземным признакам уделялось меньше внимания», - говорит профессор Кобаяши.
В своем новом исследовании, опубликованном в журнале Alpine Botany, команда изучила 12 видов широколиственных трав, растущих на альпийском лугу в Гошикигахара в горах Тайсэцу. Известно, что четыре из них стали менее распространенными на лугу за последние 40 лет, в то время как остальные восемь стали более распространенными.
Целью работы было всесторонне изучить, имеют ли виды, численность которых увеличивается и уменьшается, различные функциональные признаки, такие как листья, корни и корневища.
Исследователи обнаружили, что травы, количество которых увеличилось на лугу, как правило, имели более крупные корневища, а у тех, чья популяция сокращается, корневые системы были куда скромнее.
«Виды с крупными корневищами могут быть более успешными в выживании, смягчая экологический стресс посредством использования сохраненных и переданных ресурсов от своих родительских растений. Кроме того, крупные корневища позволяют растениям получать больше подземных ресурсов, таких как вода», - сказал Харука Кобаяши, первый автор исследования.
Предыдущие исследования лаборатории профессора Кудо показали, что в горах Тайсэцу более раннее таяние снега, вызванное изменением климата, к засушливой почве, что и послужило стимулом для трав измениться. Те растения, которые не смогли адаптироваться, приходят в упадок. «У видов, переживающих сокращение, были меньшие корневища и более короткие тонкие корни. Таким образом, они стали уязвимы к стрессу от засухи», - пояснил профессор Кобаяши.
Исследование не нашло четких доказательств того, что надземные признаки, такие как характеристики листьев, существенно различаются между видами трав, численность которых увеличивается и уменьшается.
«Это означает, что подземные признаки являются важнейшим компонентом прогнозирования изменений в видовом разнообразии альпийской растительности в условиях глобального потепления», - заключил профессор Кобаяши. Идеи этого исследования могут пригодиться селекционерам, работающим над созданием кормовых трав, устойчивых к глобальному потеплению и почвенной засухе.
Источник: Hokkaido University.
На графике - виды с небольшими подземными стеблями или короткими корневищами и меньшим количеством тонких корней стали менее распространенными в исследуемой области за период 40 лет (слева), в то время как виды с более крупными корневищами и более тонкими корнями стали более распространенными за тот же период. Автор графики: Харука Кобаяши.