Быстрая эволюция растений может повысить уязвимость прибрежных зон к наводнениям и повышению уровня моря
Эволюция в водно-болотных угодьях Чесапикского залива происходила быстрее, чем считалось ранее, что может снизить способность прибрежных маршей противостоять будущему повышению уровня моря. К такому выводу пришли исследователи из Университета Нотр-Дам и их коллеги в недавней публикации в Science.
Джейсон Маклахлан, доцент кафедры биологических наук, оценил роль эволюции в экосистемах Чесапикского залива, изучая растение Schoenoplectus americanus (камыш американский). Команда использовала комбинацию исторических семян из кернов донных отложений, современных растений и вычислительных моделей. Они показали, что «воскрешённые» растения направляли больше ресурсов в корни под землёй, что позволяло им запасать углерод быстрее, чем современным растениям.
«Мы считаем, что это удивительное сокращение подземного роста может быть реакцией на усиление загрязнения в Чесапикском заливе», — сказал Маклахлан. — «Десятилетия загрязнения привели к повышению уровня азота и фосфора в водах, а поскольку это питательные вещества для растений, эволюция теперь может благоприятствовать растениям, которые "инвестируют" меньше в дорогостоящие корни».
Семена исторических растений, собранные на территории Смитсоновского центра экологических исследований, находились в состоянии покоя с середины 1900-х годов. Их прорастили и вырастили в рамках подхода «экологии воскрешения».
Вычислительные модели ранее установили угрозу повышения уровня моря для прибрежных водно-болотных угодий. Хотя современные растения и образцы середины 1900-х годов росли схоже над землёй, современные растения вкладывали меньше ресурсов в углубление корней. Это создавало меньшую биомассу под землёй и может снизить способность маршей противостоять наводнениям.
С помощью моделей Маклахлан и его коллеги показали, что современные растения запасают углерод в почвах на 15% медленнее, чем растения в середине 1900-х годов. Маклахлан был поражён скоростью эволюционных изменений.
«Исследование показывает роль эволюции, поскольку экосистемы всё больше подвергаются стрессу из-за воздействия человеческого общества», — отметил он.
Ведущий автор Меган Васен, докторант Нотр-Дама, ещё в 2017 году обнаружила важность подземных признаков растений. Хотя исследователи не могут однозначно утверждать, что растения направляют больше энергии над землёй из-за загрязнения, она считает, что комбинация методов в данной работе даёт новые прогнозы о влиянии эволюции на экосистемы.
«Из соображений неудобства наука часто игнорировала то, что происходит под землёй», — сказала она, отметив, что она и студенты потратили около 500 часов на промывку и сортировку корней. — «Но мы так много узнали в этом исследовании; под землёй происходит так много секретов».
Маклахлан подчеркнул, что эволюционные изменения почти за столетие сыграли дестабилизирующую роль для прибрежных экосистем.
«Теперь, когда мы показали, что эволюционные изменения могут быть достаточно быстрыми и значительными, чтобы влиять на устойчивость экосистем, мы надеемся, что другие исследователи будут учитывать этот компонент биологического ответа на глобальные изменения окружающей среды».
В исследовании также участвовали сотрудники Университета Теннесси, Смитсоновского центра экологических исследований, Университета Нотр-Дам и Университета Флориды.