Растения играют важнейшую роль в жизни на суше. Энергия, которую они получают от Солнца, лежит в основе существования почти всех наземных животных, грибов и бактерий. В частности, цветковые растения – наиболее продуктивная и разнообразная группа наземных растений – доминируют в большинстве экосистем на Земле. Их насчитывается не менее 350 000 видов, и они играют жизненно важную роль в поглощении углекислого газа из воздуха.
На протяжении миллионов лет цветковые растения развивали сложные взаимоотношения с животными, грибами и бактериями. Это привело к появлению огромного количества видов, каждый из которых специализируется на питании, опылении, распространении семян и разложении различных растений или различными способами.
Неясно, как цветковые растения пришли к господству на Земле. В середине мелового периода, в период «пика динозавров», – около 100 миллионов лет назад – цветковые растения начали вытеснять более древние группы растений, которые доминировали на суше в течение 200 миллионов лет до этого. Сыграл ли свою роль более теплый климат? В меловом периоде, безусловно, часто было намного теплее, чем сегодня. Но, изучая ископаемые остатки растений, ученые видят, что новые, разнообразные виды появлялись как в теплый, так и в холодный климат в прошлом.
В новом исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Nature Plants, изучены окаменелые пыльца и споры, это позволило установить, что два самых теплых периода за последние 140 миллионов лет действительно сыграли центральную роль в эволюции растений и не только цветковых.
До сих пор четкая связь между климатом и разнообразием растений оставалась неуловимой, главным образом из-за сильной неопределенности ископаемых остатков. Количество доступных ископаемых варьируется в зависимости от геологического времени и региона. Поэтому простой подсчет ископаемых видов, найденных в определенном месте, может создать ложное представление о разнообразии на протяжении эволюционного времени.
Исследователи собрали данные по более чем 60 000 ископаемых и применили множество статистических методов, позволяющих преодолеть основные искажения в палеонтологической летописи, описанные выше. Эти методы гарантируют, что периоды с большим количеством отдельных ископаемых не будут несправедливо доминировать в результатах. Затем они получили пересмотренные оценки разнообразия ископаемой пыльцы и спор для последовательных периодов времени на протяжении последних 130 миллионов лет.
Ученые сравнили данные из регионов, расположенных на разных широтах, чтобы выяснить, являются ли наблюдаемые закономерности глобальными. Они собрали данные по юго-восточной Австралии, поскольку на протяжении большей части этого периода она находилась гораздо ближе к Южному полюсу, чем сегодня. Они также собрали наборы данных из двух регионов, расположенных в тропических низких широтах: северо-восточной Африки и северной части Южной Америки.
Результаты показали, что фазы, в которых группы наземных растений становились более разнообразными, тесно коррелировали с изменением климата. Большинство изменений, обнаруженных среди ископаемых остатков – исчезновение как типов пыльцы, так и спор, а также появление новых типов – происходили в самые теплые климатические условия. Напротив, в более холодных климатических условиях изменения были незначительными.
Это привело к выводу, что новые, но родственные наземные растения возникли в основном в течение двух периодов глобально чрезвычайно теплого климата. Каждый из этих чрезвычайно теплых периодов длился несколько миллионов лет. Таким образом, самые теплые парниковые климаты одновременно уничтожали и способствовали разнообразию растений, но только если рассматривать их в масштабе миллионов лет.
Существуют и другие потенциальные причины, которые могли привести к взрывному росту растительности. Среди них взаимодействие между группами растений. Например, одна группа могла постепенно вытеснять другую, или одна группа могла обеспечивать полезную тень для другой. В качестве альтернативного объяснения можно предположить, что географическая изоляция (например, когда Австралия начала отдаляться от остальной части южного суперконтинента Гондвана) могла способствовать эволюции уникальных видов. Однако ни один из этих факторов не объяснил наблюдаемую закономерность в разнообразии растений в той же мере, как климат.
Что особенно важно, эти закономерности касались не только цветковых растений. Хвойные и их родственники, а также мхи и папоротники также реагировали на эти более теплые периоды. Эти закономерности наблюдались как в высоких, так и в низких широтах. В результате ученые уверились, что существуют общие процессы, связывающие как эволюцию, так и вымирание наземных растений с экстремальными парниковыми климатическими условиями. Эти эффекты были сильнее у цветковых растений, возможно, из-за множества уникальных особенностей, которые развились в этой группе.
Исследование показывает, что экстремально теплый климат уничтожает значительную часть растительного разнообразия, ранее имевшего важное значение в наземных экосистемах, но также создает условия для эволюции новых видов растений. Нынешнее потепление, вызванное деятельностью человека, происходит гораздо быстрее, чем потепление во время двух выявленных нами фаз парникового эффекта. Оно, вероятно, приведет к массовому вымиранию растений быстрее, чем это происходило в прошлом.
Хотя вымершие виды в конечном итоге будут заменены новыми, мало кто из нас будет доволен тем, что придется ждать несколько миллионов лет, пока они эволюционируют, особенно учитывая, что мы можем предотвратить исчезновение видов уже сегодня, прекратив выбросы углекислого газа от сжигания ископаемого топлива.
Поддержите меня переводом с карты по ссылке или QR-коду.
Поддержите меня донатом на Boosty.
Там же можно подписаться на ежемесячную поддержку.
Поделитесь этим постом!
Больше на Сто растений, которые нас убили
Подпишитесь, чтобы получать последние записи по электронной почте.
