Уничтожит ли изменение климата растения на самом деле
Изменение климата – широко обсуждаемая проблема, затрагивающая и растения. Бытует мнение, что изменения в окружающей среде, к которым растения не привыкли, подвергают их огромному риску вплоть до вымирания. Поэтому ученые-ботаники пытаются определить, смогут ли наши зеленые друзья приспособиться к новому статус-кво.
🔹
Исследователи из лаборатории Уокера в Исследовательской лаборатории растений Мичиганского государственного университета и Министерства энергетики США (PRL) изучают, как береза бумажная (Betula papyrifera), которую также называют американской белой или повислой березой, адаптируется к изменяющимся условиям окружающей среды, на основе того, как она управляет жизненно важным процессом растений — фотодыхание.
«Если бы метаболизм растений был системой автострад, фотодыхание было бы второй по загруженности дорогой, — сказал Беркли Уокер, доцент кафедры биологии растений и PRL. — Нам интересно понять, достаточно ли велики дороги этого важного пути, чтобы справиться со всем этим трафиком в нынешних и будущих климатических условиях».
У людей акклиматизация происходит, когда мы привыкаем к новым условиям, например, когда наступает холодная зимняя погода.
Растения также должны адаптироваться к новым условиям. Ученые беспокоит тот факт, что увеличение содержания углекислого газа в атмосфере, или CO 2, и глобальное потепление оказывают противоположное воздействие на фотосинтез и фотодыхание. Когда температура повышается, увеличивается и фотодыхание, но когда увеличивается CO 2, фотодыхание снижается, его эффективность падает, как было показано ранее в некоторых научных работах.
В исследовании, опубликованном в Scientific Reports , ученые оценили, регулируют ли бумажные березы активность фотодыхательных ферментов в различных условиях окружающей среды. Бумажная береза была выбрана, потому что она обитает в биомах бореальных лесов, которые расположены в самых северных частях планеты и, как ожидается, входят в число экосистем, наиболее страдающих от изменения климата.
Условия роста были разработаны для имитации текущих, умеренных и экстремальных сценариев изменения климата для регионов бореальных лесов, смоделированных Межправительственной группой экспертов по изменению климата. В каждом из этих сценариев исследователи изменяли концентрацию CO 2 в окружающей атмосфере и повышали температуру воздуха в различных комбинациях.
«В этом исследовании изучалось, настраивают ли растения свою ферментативную способность в зависимости от потребностей или же они сохраняют буфер, чтобы иметь дополнительную емкость в резерве для обработки непредсказуемых изменений», — сказал Люк Грегори, бывший аспирант лаборатории Уокера и первый автор исследования.
Деревья были выращены из семян исследователями из лаборатории профессора Даниэль Уэй в Университете Западного Онтарио. Уэй выращивала бумажные березы в шести условиях окружающей среды, используя университетский Биотрон — исследовательскую установку, которая может имитировать практически любой климат на Земле.
Лаборатория Уэя провела измерения деревьев после четырех месяцев роста и отправила срезы листьев в Мичиганский университет, где Грегори и его команда рассмотрели девять ферментов, участвующих в фотодыхательном пути в этих листьях, и их активность.
Они обнаружили, что деревья на самом деле не увеличивают свою ферментативную емкость в зависимости от климата, в котором они растут, а вместо этого сохраняют схожие емкости во всех шести будущих климатических сценариях. Однако все ферментативные емкости, измеренные в исследовании, были больше, чем требовалось для фотодыхательного пути, — это означает, что деревья были готовы расти даже в меняющихся условиях.
«Было действительно интересно обнаружить, что у этих растений есть некий запас прочности, и именно в таких разных условиях они способны сохранять эту буферную емкость, — сказал Грегори. — Сначала мы думали, что будет какое-то конкретное изменение спроса, но мы обнаружили, что на всех этих разных заводах сохраняется буфер. Они способны справляться с этими различными изменениями, будь то текущие, умеренные или экстремальные условия».
Это хорошая новость: у деревьев есть встроенный механизм, который поможет им выжить, несмотря на меняющийся климат, по крайней мере, в том, что касается фотодыхания.
Однако это лишь часть головоломки в понимании того, как фотодыхание подвергается и будет подвергаться влиянию антропогенного изменения климата.
«Важно понимать, как растения реагируют на текущие и будущие условия, потому что они нужны нам в жизни, — сказал Грегори. — Понимание того, могут ли растения акклиматизироваться или могут ли они на протяжении поколений адаптироваться к этим определенным средам, важно, потому что они дают нам много топлива, пищи и клетчатки».
Источник: Michigan State University. Автор: Кара Хедли. Фото: Университет штата Мичиган/Митчелл Циммер.
