Австралийские гигантские деревья гибнут от пожаров и засухи: учёные спешат сохранить их генетические данные

Гигантские старые деревья — это выжившие. Но их размер и возраст не защищают их от всего. Они сталкиваются с угрозами, такими как вырубка или усиливающаяся засуха и пожары из-за изменения климата.

В Тасмании давно обитают древние и гигантские растения. Один редкий кустарник, ломатия тасманийская (Lomatia tasmanica), клонирует себя как минимум 43 000 лет.

Но в последние годы даже некоторые гиганты погибли. Опустошительные пожары 2019 года на юге Тасмании убили как минимум 17 самых крупных деревьев. Среди них был самый большой из когда-либо измеренных голубых камедных деревьев (Eucalyptus globulus) — 82-метровая "Сильная девушка" (Strong Girl).

Но гиганты всё ещё существуют. В Долине гигантов (долина Стикс) на юге Тасмании растёт царственный эвкалипт (Eucalyptus regnans) по имени Центурион высотой более 100 м. Центурион — главный кандидат на звание самого высокого цветкового растения на Земле и самого высокого дерева в Южном полушарии. (Прибрежное красное дерево Калифорнии "Гиперион" достигает 116 метров, но это нецветковое дерево).

Где стоит Центурион

Гигантские деревья встречаются лишь в нескольких местах Австралии, таких как Центральное нагорье Виктории (царственный эвкалипт) и леса на юго-западе Западной Австралии (красный тингл, Eucalyptus jacksonii). В этих регионах, как правило, больше осадков и реже бывают пожары.

Центуриону не менее трёх веков. Ему повезло выжить — он стоит на небольшом участке нетронутого государственного леса в районе активных вырубок. Вырубки в регионе продолжаются, хотя в 2013 году близлежащие участки старого леса были включены в список Всемирного наследия.

Его обнаружили в 2008 году, когда лесники, анализируя данные аэросканирования, идентифицировали дерево высотой 99,76 м. В 2018 году его высоту измерили с земли лазером — живая верхушка дерева выросла до более чем 100 м.

При восхождении на дерево стало видно, что самые верхние ветви отросли от боковой стороны сломанного верхнего ствола высотой около 90 м. Это говорит о том, что дерево когда-то могло быть значительно выше. Ветви, отрастающие от нижней части ствола, указывают на то, что дерево использует изменение световых условий после гибели соседних деревьев. Способность видов Eucalyptus к повторному отрастанию означает, что эти деревья могут лучше восстанавливаться после пожара и вытеснять менее устойчивые виды, такие как растения тропических лесов.

Когда пришли пожары

В начале 2019 года планировалось собрать образцы листьев Центуриона для углублённого изучения. Но затем пришли пожары. Летом того года выгорели огромные территории на юге Тасмании. Гиганты превратились в уголь. Центурион остался обугленным, но с зелёной растущей верхушкой.

После того как пожары утихли, удалось собрать образцы с Центуриона и начать анализ его генетического кода в лаборатории. Его геном был размещён на открытом общедоступном сервере.

Были использованы передовые методы для создания одного из лучших на сегодняшний день генетических "отпечатков" лесного дерева. Впервые задокументирован индивидуальный геном Eucalyptus, включающий генетический вклад обоих родительских растений по всей длине хромосом. Это составляет почти миллиард пар оснований ДНК — отдельных "битов" генетической информации.

Геном Центуриона показал, что родители дерева передали ему очень разные генетические последовательности. Эта комбинация могла способствовать его экстремальному росту. Геном также выявил удивительно большое количество генетических вариаций: новые генетические последовательности, удалённые и дублированные гены. Эти вариации свидетельствуют о высокой адаптивности царственных эвкалиптов. Не все деревья таковы — у некоторых очень мало генетических вариаций или они даже полагаются на клонирование. Деревья, выведенные для сельского хозяйства или лесного хозяйства, как правило, имеют низкое генетическое разнообразие.

Создание архива гигантских эвкалиптов

После того как пожары 2019 года превратили некоторые из крупнейших деревьев Австралии в пепел, стало ясно, что момент является срочным. Если не сохранить гены этих деревьев, они могут быть утеряны навсегда.

Тасманийский гербарий теперь является площадкой для проекта по сохранению и хранению образцов в рамках проекта "Архив образцов гигантских эвкалиптов". Были взяты образцы нескольких крупнейших оставшихся гигантов в долине Стикс, которые переданы в Гербарий и исследователям-геномикам Австралийского национального университета.

Сохранение — образцов?

Царственные эвкалипты предпочитают прохладные влажные горы. Но по мере потепления мира засухи и пожары становятся более частыми. Недавние лесные пожары в Тасмании охватили традиционно более прохладные и влажные части острова, где растут редкие виды, такие как сосна карандашная и сосна Кинг-Билли.

Сохранение старовозрастных лесов и их гигантов в национальных парках или списке Всемирного наследия может лишь отчасти противостоять этим угрозам. В этом году наблюдается широкомасштабное побурение и гибель эвкалиптов.

Сохранение образцов листьев и цветов обходится в разы дешевле, чем содержание живых растений или хранение замороженных семян.

Будущие учёные могут обнаружить, что у этих гигантских деревьев есть генетическая предрасположенность к выживанию, о чём свидетельствует их долголетие. Сохранение их генов может помочь виду выжить.

Может потребоваться долгосрочное сохранение образцов в гербариях, которые хранят растительный материал десятилетиями или даже веками. Музеи, ботанические сады, семенные банки и лаборатории также могут архивировать образцы значимых отдельных растений.

Если генетические истории древних и гигантских деревьев Земли должны быть прочитаны в будущем, мы должны найти время, чтобы записать их и сохранить в безопасности.