Почему некоторые растения вырастают в большие деревянистые кустарники или колоссальные деревья, а другие остаются маленькими и никогда не дают древесины в своих стеблях? Эта эволюционная загадка поставила Чарльза Дарвина в тупик более 160 лет назад. Теперь ученые из Нидерландов и Германии представляют первый глобальный обзор эволюции древесности на островах, который, наконец, поможет решить загадку.

«Первые древесные деревья появились на Земле около 400 миллионов лет назад, но до сих пор мы так мало знаем о том, почему они вообще развили древесину», — говорит Фредерик Ленс, исследователь из Центра биоразнообразия Naturalis и Лейденского университета. Все эти ранние древесные деревья в настоящее время вымерли и возникли в неизвестных климатических условиях, поэтому невозможно понять эволюцию древесности на основе их окаменелостей, но острова могут предложить решение.

Эволюция древесности все еще происходит сегодня, особенно в районах, известных как естественные лаборатории эволюции: на островах. Одним из поразительных аспектов островных флор является то, что они пропорционально более древесные, чем флоры соседних континентов. Чарльз Дарвин описал это явление как островную древесность. Это происходит, когда недревесный континентальный колонизатор достигает острова и впоследствии превращается в древесный кустарник или даже дерево на том же острове через десятки или сотни тысяч лет.

Островная древесность известна только по нескольким культовым линиям, таким как гавайские серебряные мечи. Чтобы лучше понять, почему растения стали деревянистыми в ходе эволюции , голландско-немецкая исследовательская группа составила новую базу данных, включающую более тысячи островных древесных видов и их распространение, что позволило им впервые тщательно проверить ряд существующих гипотез с многообещающими результатами. полученные результаты.

«Мы выявили связь между усилением засухи и увеличением образования древесины в стеблях растений на островах. Я убежден, что на континентах связь между засухой и древесностью будет еще сильнее», — говорит Ленс. Это то, что команда хочет проверить в ближайшее время при анализе своей полной базы данных, включая около 6000 дополнительных древесных видов, которые развили свою древесность на континентах.

Горячие точки

Исследователи выявили не только все островные древесные виды в мире, но и глобально нанесли на карту их распространение и количество переходов, а также проверили, какие из эволюционных гипотез наиболее вероятны. «Было действительно безумно собирать такой набор данных, — говорит Фредерик Ленс. «На доработку базы данных у меня ушло более 10 лет, но, к счастью, в итоге все окупилось».

Новая база данных по древесности обнаружила более чем в три раза больше известных до сих пор островных древесных видов. Эти 1000+ видов являются результатом как минимум 175 независимых переходов. «Это ясно подчеркивает, что острова являются замечательными очагами биоразнообразия в мире с уникальной флорой, которая срочно нуждается в защите», — утверждает первый автор Александр Жижка из Марбургского университета в Германии.

Обширные исследования также предлагают интересный взгляд в будущее. «Учитывая засушливое европейское лето 2022 года, тот факт, что засуха становится одним из наиболее вероятных факторов образования древесины, предлагает многообещающие направления исследований в области сельского хозяйства, которые помогут защитить наше производство продуктов питания», — говорит Фредерик Ленс.

«Предположим, что мы сможем превратить каждую недревесную культуру в деревянную, у нас не только будут большие урожаи с более высокой урожайностью на растение, но, что более важно, мы также сможем повысить засухоустойчивость этих более древесных культур. , В мире, сталкивающемся с изменением климата и растущим населением планеты, это просто необходимо».

Исследование было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.