Як і люди та тварини, рослини також стикаються з викликом зміни клімату . Оскільки клімат потеплішає та стає сухішим, рослини шукають способи адаптуватися до цих нових екстремальних умов. Дослідження, опубліковане в журналі Global Change Biology командою з Ліверпульського університету та Сіракузького університету в США, показує, як рослини модифікують свою ДНК, щоб вижити в умовах мінливого середовища.
Протягом останніх 15 років дослідники вивчали, як низка видів рослин на лузі поблизу Бакстона, Велика Британія, реагують на екстремальні погодні явища, такі як сильні посухи та зливові дощі . Результати були несподіваними: ці зміни умов спричинили генетичні зміни в рослинах, явище, яке вчені назвали « еволюційним порятунком ».
Доктор Радж Вітлок, професор екології Інституту інтегративної біології Ліверпульського університету, наголосив, що той факт, що рослини можуть демонструвати зміни у своєму генетичному різноманітті протягом такого короткого періоду, є вражаючим відкриттям, враховуючи, що загалом вважається, що рослинам потрібно набагато більше часу для адаптації до кліматичних коливань. Це може пояснити здатність досліджуваних видів процвітати в складних умовах навколишнього середовища. У цьому контексті важливо зрозуміти, як рослини адаптуються до зміни клімату.
Дослідження проводилося в Лабораторії впливу зміни клімату Бакстона (BCCIL), де з 1993 року експериментально маніпулюють кліматом, щоб спостерігати, як рослини реагують на такі зміни.
Незважаючи на захопливі висновки, зміна клімату залишається серйозною проблемою для більшості видів рослин у всьому світі. Усі вони повинні адаптуватися до постійно мінливого клімату. Оскільки рослини стикаються з підвищенням температури, солоністю, тривалими посухами та іншими стресами, вони використовують різноманітні механізми для забезпечення свого виживання, явище, яке також спостерігається в особливо вразливих середземноморських екосистемах.
Механізми, які рослини використовують для адаптації, включають модифікації їхнього росту та метаболізму, регуляцію продихів (пор, що забезпечують обмін газів та води), а також зміни в експресії генів, що кодують захисні та антиоксидантні білки. Кожен із цих механізмів має специфічний вплив на життєво важливі функції рослини та є вирішальним для її виживання в несприятливих умовах.
Нещодавно було ідентифіковано циклічні фактори глибини свободи (CDF) – групу основних транскрипційних факторів, що регулюють реакцію рослин на різні абіотичні стресові умови. Ці фактори модулюють такі фундаментальні аспекти, як час цвітіння та ріст коренів, а також стійкість до різних типів стресу навколишнього середовища. Недавні дослідження показують, що функції CDF зберігаються і в інших видів, включаючи культури, що становлять агрономічний інтерес. Це має вирішальне значення для розуміння адаптації рослин до зміни клімату.
Адаптація до навколишнього середовища
Рослини зазнають низки стресових факторів навколишнього середовища, частота та інтенсивність яких зросли через зміну клімату. Посуха , наприклад, є одним із факторів, що найбільше впливають на ріст рослин. За сильних посух рослини повинні закривати продихи, щоб зменшити втрату води, що, у свою чергу, обмежує їхню здатність до фотосинтезу.
Однак закриття продихів може бути шкідливим за високих температур. Нещодавнє дослідження виявило молекулярний механізм, який контролює відкриття та закриття продихів, допомагаючи рослинам збалансувати транспірацію та збереження води. Ця сигнальна система життєво важлива для рослин, що стикаються з екстремальними умовами, дозволяючи їм швидко та ефективно реагувати на зміни в навколишньому середовищі. Щоб дізнатися більше про те, як рослини виживають у несприятливих умовах, ви можете прочитати нашу статтю про виживання пустельних рослин.
Крім того, коли рослини відчувають стрес, епігенетична пам'ять дозволяє їм запам'ятовувати ці умови та реагувати ефективніше в майбутньому. Ця пам'ять може передаватися потомству, збільшуючи їхні шанси на виживання в умовах мінливого середовища. Недавні дослідження показали, що дерева можуть пам'ятати минулі хвилі спеки або посухи, що впливає на їхню здатність справлятися з новими періодами стресу.
Рослини використовують різні біохімічні та фізіологічні механізми для підтримки свого росту та захисту цілісності клітин від несприятливих умов. Ці механізми зазвичай організовані великим набором генів, відповідальних за стресову реакцію, та складними мережами транскрипційних факторів. Дослідження показали, що концентрації рослинних гормонів, таких як абсцизова кислота та саліцилова кислота, є фундаментальними для регулювання цих адаптивних реакцій, дозволяючи рослинам реагувати в режимі реального часу на зміни навколишнього середовища, які на них впливають.
Розуміння того, як рослини адаптуються до зміни клімату, також є важливим для розробки стратегій, що забезпечують їхнє довгострокове виживання та покращують сільськогосподарське виробництво. Нові сорти сільськогосподарських культур повинні бути більш стійкими до екстремальних погодних умов, щоб забезпечити продовольчу безпеку в майбутньому, як обговорюється у статті про природоохоронне землеробство як практику боротьби зі зміною клімату.
Однак адаптація рослин не відбувається ізольовано. Зміна клімату впливає на екосистеми в цілому, що, своєю чергою, впливає на видове різноманіття та стійкість. Тому вкрай важливо враховувати сукупний вплив зміни клімату та діяльності людини на біорізноманіття та на здатність рослин адаптуватися до цих нових викликів.
Рослини мають чудову здатність до адаптації, але швидкі зміни клімату та інших факторів є постійною загрозою. Важливо продовжувати дослідження та розуміння того, як рослини реагують на ці зміни, і як ми можемо допомогти їм адаптуватися не лише для їхнього виживання, але й для благополуччя нашої планети.
