Холод оказался для растений в семь раз благоприятнее тепла

Согласно результатам самого масштабного подобного исследования, опубликованного в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, наибольшая опасность грозит растительности умеренных широт.

Климат на планете постепенно теплеет, в связи с чем вопрос пределов термической устойчивости живых организмов становится все более актуальным. Ученые стремятся разработать как можно более точные прогнозы откликов отдельных видов, целых экосистем и биомов на новые температурные условия, чтобы люди имели возможность предугадать и смягчить последствия теплового стресса в будущем. В последние годы также возродился интерес к так называемой макрофизиологии: был проведен ряд исследований, определивших тепловые пределы крупнейших таксономических групп животных. Работ, которые освещали бы подобные закономерности для растений шире, чем в пределах отдельного вида, было крайне мало.

Ученые под руководством Лесли Ланкастера (Lesley T. Lancaster) из Абердинского университета провели метаанализ исследований в области термотолерантности растений. Для этого они собраны данные более 70 монографий и статей, в которых содержалась информаций о температурных откликах 1028 растительных видов в 249 локациях на разных широтах земного шара. Большая часть данных относилась к северному полушарию; мхи, лишайники и папоротники южного полушария охватить не получилось — исследования их температурных диапазонов практически отсутствуют.

Серый цвет соответствует диапазонам температур в областях различных широт; синий цвет — закаленность к похолоданию, голубой — отсутствие такой закаленности; красный цвет - закаленность к потеплению климата, оранжевый - отсутствие такой закаленности.

Academy of Sciences, 2020

Зависимости между термотолерантностью к потеплению, среднегодовыми температурами (A) и сезонным изменением температур (B); те же зависимости для толерантности к похолоданию (C, D). Яркие тона соответствуют видам, закаленным к изменениям температуры, бледные тона — незакаленным.

Lesley T. Lancaster and Aelys M. Humphreys / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020

Выяснилось, что растительность всех исследуемых широт, в особенности умеренных, гораздо лучше приспособлена (или, как это называют авторы исследования, «закалена») к возможному похолоданию, чем к потеплению. Ученые представили различия в адаптации растительности (ее выживаемость и способность к размножению) в виде экологического коэффициента жаростойкости и экологического коэффициента холодостойкости, а затем сравнили эти показатели с учетом важнейших характеристик видов: их биогеографической истории, филогенетических особенностей и жизненной формы.

Авторы установили, что в среднем коэффициент жаростойкости (границы коэффициентов исследователи не уточнили) для рассматриваемых видов (всего — 1028) равен 11, а такой же коэффициент для холодостойкости — уже 76, то есть к холодам эти растения адаптированы почти в семь раз эффективнее. В основном это связано с филогенетическими особенностями и биогеографической историей, но некоторый вклад внесли и жизненные формы растений. 

Результаты ученые связывают с тем, что в последние сотни тысяч лет у растений было куда больше возможности приспособиться к похолоданию, чем к резкому и быстрому потеплению, и обратили внимание на повышенную уязвимость растительных видов в умеренных широтах. В то же время авторы исследования призывают с осторожностью относиться к результатам исследования, так как оно смогло охватить не более 0,31 процента от приблизительно 330200 известных ныне живущих видов растений. Также они отмечают необходимость большого количества исследований в южном полушарии.