ГУАНДЖОУ – Понорите са сигурни убежища или еволюционни капани? Ново проучване на китайски изследователи предполага, че те може да са и двете и че тъмната страна печели.
В продължение на години еколозите са третирали карстовите понори като природни стаи за паника. Те са дълбоки, уединени крепости, където застрашените растения могат да се скрият от жегата и сушата.
В проучване, публикувано в Current Biology във вторник, изследователи от Южнокитайската ботаническа градина (SCBG) към Китайската академия на науките (CAS) и Института по ботаника в Гуанси на CAS установиха, че колосалните карстови дупки могат да помогнат за запазването на застрашеното дърво Magnolia aromatica, но също така ограничават потока на гени и намаляват дългосрочния му еволюционен потенциал.
Manglietia aromatica е рядък и застрашен дървесен вид, ендемичен за карстовите региони в Югозападен Китай. Разпространен е главно във фрагментирани варовикови местообитания в Гуанси в Южен Китай и Гуейджоу и Юнан, и двете на югозапад. Дървото расте както вътре, така и извън тези дупки.
Изследователите са събрали висококачествен референтен геном за Magnolia aromatica и са пресеквенирали 112 индивида от 26 популации в югозападен Китай, включително популации както отвътре, така и извън пейзажа на понорите, открити в карстовите региони.
Проучването показа, че в целия ареал на разпространение на вида, популациите в близост до дупки като цяло поддържат умерени нива на геномно разнообразие и мутационен товар, подкрепяйки теоретичното очакване, че дупките служат като убежища за оцеляване на видовете по време на неблагоприятни климатични периоди.
Въпреки това, в по-фин пространствен мащаб, популациите вътре в дупките показват значително по-ниско генетично разнообразие и по-високи вредни мутационни натоварвания в сравнение с тези отвън.
„Понорите не са просто сигурни убежища“, каза Кан Минг, изследовател на SCBG и съответен автор на изследването.
„Те осигуряват буферирана микросреда, която помага на застрашените растения да продължат да съществуват, но тяхната затворена география може също така да изолира популациите и постепенно да изтрие генетичните вариации, необходими за бъдеща адаптация“, добави Канг.
Една от най-впечатляващите характеристики в дупките е екстремният дефицит на светлина. Чрез геномно сканиране и експерименти с контролирано засенчване екипът установи, че разсадът от източници с произход от дупки умира бързо при пълна или силна светлина, но оцелява и расте добре, когато светлината е намалена наполовина или повече, представяйки се най-добре в почти тъмнина, където прониква по-малко от 10 процента от пълната слънчева светлина.
Геномният анализ допълнително разкри, че гените, подложени на селекция в популациите във вътрешните дупки, са обогатени за функции, свързани с фотосинтезата и фиксирането на въглерода, разкривайки специален адаптивен механизъм на видовете към средата на дупките с ниска осветеност.
„Това помага да се обясни защо Magnolia aromatica може да вирее в тъмните, влажни гори на дъното на дупки“, каза Zhu Xianliang от SCBG, първият автор на изследването. „Изглежда, че видът е силно зависим от сенчеста среда, особено по време на ранното установяване на разсад.“
Но тази адаптация има цена. Климатичните модели на екипа предупреждават, че до 2100 г., при сценарий с високи емисии, около една трета от съществуващите местообитания на вида ще станат климатично неподходящи. Най-засегнатите зони ще бъдат краищата на дупките, точно където генният поток вече е прекъснат, което ги прави горещи точки с висок риск за адаптивно изоставане.
Междувременно се очаква натоварването с вредни мутации в повечето популации да продължи да нараства.
Проучването предоставя по-широк урок за опазването на видовете в изолирани микрорефугии: местата, които защитават биоразнообразието днес, може да не са достатъчни, за да защитят еволюционното бъдеще на видовете при бързи промени в околната среда, според изследователския екип.
„Нашите резултати показват, че опазването трябва да защитава както убежището, така и връзките около него“, каза Канг.
„За застрашените карстови растения поддържането на генния поток сред популациите може да бъде също толкова важно, колкото и запазването на специалните местообитания, където те оцеляват“, отбеляза той.